KR102366060B1 - Hvac＆r 시스템을 위한 방출 캐니스터 시스템 - Google Patents

Hvac＆r 시스템을 위한 방출 캐니스터 시스템 Download PDF

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Abstract

본 개시 내용은 흡착 물질이 내부에 배치된 방출 캐니스터를 포함하는 증기 압축 시스템을 위한 퍼지 시스템에 관한 것이다. 퍼지 시스템은, 또한, 흡착 물질에 열 에너지를 전달하도록 구성된 가열 시스템을 포함하고, 가열 시스템은, 방출 캐니스터 내에 배치되고 방출 캐니스터의 중심 축을 따라 연장되는 제1 가열 요소와 제2 가열 요소를 포함한다. 제1 가열 요소와 제2 가열 요소는, 방출 캐니스터 내에 배치된 흡착 물질로 전달되는 열 에너지를 분산하여 흡착 물질로부터 냉매를 배출하도록 구성된다.

Description

HVAC＆R 시스템을 위한 방출 캐니스터 시스템
관련 출원에 대한 상호 참조
본원은, "EMISSION CANISTER SYSTEM FOR A HVAC＆R SYSTEM"이라는 명칭으로 2017년 9월 27일 출원된 미국 가특허출원번호 제62/564,085호로부터의 우선권 및 이점을 주장하며, 그 전문은 모든 면에서 본원에 참고로 원용된다.
본 개시 내용은 일반적으로 난방, 환기, 공조, 및 냉방(HVAC＆R) 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시 내용은 HVAC＆R 유닛을 위한 방출 캐니스터 시스템에 관한 것이다.
이 섹션은, 이하에서 설명 및/또는 청구되는 본 기술의 다양한 양태와 관련될 수 있는 당업계의 다양한 양태를 독자에게 소개하고자 하는 것이다. 이 설명은, 본 개시 내용의 다양한 양태에 대한 더욱 양호한 이해를 용이하게 하기 위한 배경 정보를 독자에게 제공하는 데 도움이 되는 것으로 여겨진다. 이에 따라, 이러한 관점에서 이 설명을 읽어야 하며 임의의 종류를 인정하는 것으로 읽지 않아야 한다는 점을 이해해야 한다.
난방, 환기, 공조, 및 냉장(HVAC＆R) 시스템은, 환경(예를 들어, 건물, 집, 또는 다른 구조)을 열적으로 조절(예를 들어, 가열 또는 냉각)하도록 사용될 수 있다. HVAC＆R 시스템은, HVAC＆R 시스템과 환경 사이에 열 에너지(예를 들어, 열)를 전달하는, 응축기와 증발기와 같은 열 교환기를 포함하는 증기 압축 시스템을 포함할 수 있다. 냉매는, 증기 압축 시스템의 열 교환기 내에서 열 전달 유체로서 사용될 수 있다. 많은 경우에(예를 들어, 저압 냉매 사용시), 비응축성 가스(예를 들어, 공기, 질소)는 증기 압축 시스템 내에 축적되어 냉매와 혼합될 수 있으며, 이는 증기 압축 시스템의 동작 효율을 감소시킬 수 있다.
증기 압축 시스템으로부터 비응축성 가스를 제거하기 위해, 방출 캐니스터 시스템을 포함하는 퍼지 시스템이 증기 압축 시스템에 포함될 수 있다. 방출 캐니스터 시스템은 증기 압축 시스템으로부터 비응축성 가스를 분리 및 제거하도록 구성될 수 있다. 즉, 방출 캐니스터는, 증기 압축 시스템의 냉매로부터 비응축성 가스를 분리하고 비응축성 가스로부터 분리된 냉매를 수집할 수 있다. 그러나, 기존의 방출 캐니스터 시스템은, 냉매로 빠르게 포화될 수 있고 및/또는 방출 캐니스터 내로부터 냉매를 비효율적으로 제거할 수 있다. 또한, 기존의 방출 캐니스터는 비응축성 가스로부터 냉매를 비효율적으로 제거할 수 있다.
본 개시 내용은, 흡착 물질이 내부에 배치된 방출 캐니스터를 포함하는, 증기 압축 시스템을 위한 퍼지 시스템에 관한 것이다. 퍼지 시스템은, 또한, 흡착 물질에 열 에너지를 전달하도록 구성된 가열 시스템을 포함하고, 가열 시스템은, 방출 캐니스터 내에 배치되고 방출 캐니스터의 중심 축을 따라 연장되는, 제1 가열 요소와 제2 가열 요소를 포함한다. 제1 가열 요소와 제2 가열 요소는, 방출 캐니스터 내에 배치된 흡착 물질로 전달되는 열 에너지를 분산하여 흡착 물질로부터 냉매를 배출하도록 구성된다.
본 개시 내용은, 또한, 증기 압축 시스템을 위한 방출 캐니스터에 관한 것이다. 방출 캐니스터는, 방출 캐니스터 내에 배치되며 방출 캐니스터의 중심 축을 따라 연장되는 배플형 분할기(baffled divider)를 포함하고, 배플형 분할기는, 중심 축으로부터 방출 캐니스터의 내면을 향하여 외측으로 반경방향으로 연장되는 복수의 핀(fin)을 포함한다. 복수의 핀 중의 적어도 하나의 핀은 그 적어도 하나의 핀 내에 일체형으로 형성된 채널을 포함한다. 가열 요소는, 채널 내에 배치되고, 배플형 분할기에 열 에너지를 공급하도록 구성되고, 배플형 분할기는, 가열 요소로부터 방출 캐니스터 내에 배치된 흡착 물질로 열 에너지를 분산하도록 구성된다.
본 개시 내용은, 또한, 퍼지 시스템의 방출 캐니스터로 열 에너지를 전달하도록 구성된 가열 시스템을 포함하는, 증기 압축 시스템을 위한 퍼지 시스템에 관한 것으로서, 가열 시스템은 방출 캐니스터의 중심 축을 따라 연장되는 적어도 하나의 가열 요소를 포함한다. 퍼지 시스템은, 또한, 방출 캐니스터로부터 열 에너지를 제거하도록 구성된 냉각 시스템을 포함한다. 냉각 시스템은, 방출 캐니스터의 중심 축을 따라 방출 캐니스터의 내측을 통해 연장되는 하나 이상의 냉각 통로를 포함하고, 하나 이상의 냉각 통로는 방출 캐니스터의 제1 단부로부터 방출 캐니스터의 제2 단부로 연장된다. 냉각 시스템은, 또한, 하나 이상의 냉각 통로에 유체 결합된 흐름 생성 장치를 포함한다. 흐름 생성 장치는 하나 이상의 냉각 통로를 통해 냉각 유체를 지향시키도록 구성되고, 냉각 유체는 방출 캐니스터로부터 열 에너지를 흡수하도록 구성된다.
본 개시 내용의 다양한 양태는 하기의 상세한 설명을 읽고 도면을 참조하면 더 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 개시 내용의 일 양태에 따른 상업적 환경에서 난방, 환기, 공조, 및 냉방(HVAC＆R) 시스템을 이용할 수 있는 건물의 일 실시형태의 사시도이다.
도 2는 본 개시 내용의 일 양태에 따른 증기 압축 시스템의 사시도이다.
도 3은 본 개시 내용의 일 양태에 따른 도 2의 증기 압축 시스템의 일 실시형태의 개략도이다.
도 4는 본 개시 내용의 일 양태에 따른 도 2의 증기 압축 시스템의 일 실시형태의 개략도이다.
도 5는 본 개시 내용의 일 실시형태에 따른 방출 캐니스터를 포함하는 퍼지 시스템을 갖는 증기 압축 시스템의 일 실시형태의 개략도이다.
도 6은 본 개시 내용의 일 실시형태에 따른 방출 캐니스터 내에 배치된 흡착제의 포화점을 결정하기 위한 방법의 일 실시형태의 흐름도이다.
도 7은 본 개시 내용의 일 실시형태에 따른 도 6의 방법에서 설명되는 포화점을 결정하는 데 사용되는 흡착제의 온도와 중량 간의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 8은 본 개시 내용의 일 실시형태에 따른 방출 캐니스터 내에 수집된 흡착 물질의 중량을 감시하도록 구성된 스케일 시스템의 일 실시형태의 단면 사시도이다.
도 9는 본 개시 내용의 일 실시형태에 따른 퍼지 시스템에 포함될 수 있는 이중 방출 캐니스터 시스템의 일 실시형태의 사시도이다.
도 10은 본 개시 내용의 일 실시형태에 따른 방출 캐니스터의 캡 판을 통해 연장되는 다수의 가열 요소의 일 실시형태의 사시도이다.
도 11은 본 개시 내용의 일 실시형태에 따른 도 10의 방출 캐니스터의 열 분포도이다.
도 12는 본 개시 내용의 일 실시형태에 따른 방출 캐니스터 내에 배치된 배플형 분할기(baffled divider)의 일 실시형태의 사시도이다.
도 13은 본 개시 내용의 일 실시형태에 따른 방출 캐니스터의 일 실시형태의 사시도이다.
도 14는 본 개시 내용의 일 실시형태에 따른 방출 캐니스터 내에 배치될 수 있는 배플형 분할기의 일 실시형태의 사시도이다.
도 15는 본 개시 내용의 일 실시형태에 따른 도 14의 배플형 분할기의 일 실시형태의 확대 사시도이다.
도 16은 본 개시 내용의 일 실시형태에 따른 방출 캐니스터에 포함될 수 있는 액세스 캡의 일 실시형태의 사시도이다.
도 17은 본 개시 내용의 일 실시형태에 따른 방출 캐니스터를 위한 냉각 시스템의 일 실시형태의 사시도이다.
도 18은 본 개시 내용의 일 실시형태에 따른 방출 캐니스터의 외면 주위에 배치된 외부 냉각 통로를 도시하는 도 17의 냉각 시스템의 일 실시형태의 확대 사시도이다.
도 19는 본 개시 내용의 일 실시형태에 따른 퍼지 시스템에 결합된 중앙 진공 펌프를 갖는 증기 압축 시스템의 일 실시형태의 개략도이다.
도 20은 본 개시 내용의 일 실시형태에 따른 증기 압축 시스템의 일 실시형태의 개략도이다.
도 21은 본 개시 내용의 일 실시형태에 따른 방출 캐니스터를 통해 연장되는 가열 요소를 갖는 증기 압축 시스템의 일 실시형태의 부분 개략도이다.
도 22는 본 개시 내용의 일 실시형태에 따른 펌프 제어 시스템을 갖는 증기 압축 시스템의 일 실시형태의 개략도이다.
도 23은 본 개시 내용의 일 양태에 따른 방출 캐니스터의 양측 재생 시스템(bilateral regeneration system)의 일 실시형태의 개략도이다.
도 24는 본 개시 내용의 일 양태에 따른 에너지 회수 시스템을 갖는 증기 압축 시스템의 일 실시형태의 개략도이다.
이하에서는, 본 개시 내용의 하나 이상의 특정 실시형태를 설명한다. 이렇게 설명되는 실시형태들은 본 개시 내용의 기술의 예들일 뿐이다. 또한, 이들 실시형태의 간결한 설명을 제공하기 위해, 실제 구현의 모든 특징들을 본 명세서에서 설명하지 않을 수도 있다. 엔지니어링 또는 디자인 프로젝트에서와 같이, 이러한 임의의 실제 구현예를 개발할 때, 구현예마다 다를 수 있는 시스템 관련 및 비즈니스 관련 제약들의 준수와 같은 개발자의 특정 목표를 달성하도록 수많은 구현별 결정을 내려야 한다는 점을 이해해야 한다. 또한, 이러한 개발 노력은, 복잡하고 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 본 개시 내용의 이점을 갖는 통상의 기술자를 위한 설계, 제조, 및 제작에 일상적인 일이라는 점을 이해해야 한다.
방출 캐니스터 시스템을 포함하는 퍼지 시스템은, 증기 압축 시스템과 통합될 수 있고, 증기 압축 시스템 내의 냉매와 혼합될 수 있는 비응축성 가스들을 분리하는 데 사용될 수 있다. 방출 캐니스터는 흡착제의 포어들 내에 흡착질(adsorbate; 예를 들어, 냉매)을 흡인하여 수집하도록 구성된 흡착 물질을 포함할 수 있는 한편, 비응축성 가스들은 계속해서 방출 캐니스터를 통해 계속 흘러 외부 환경(예를 들어, 대기)으로 배기될 수 있다. 그러나, 방출 캐니스터 내의 흡착 물질이 언제 포화되었는지(예를 들어, 더 이상 흡착질을 흡착할 수 없는지)를 결정하는 것은 어려울 수 있다. 전형적인 방출 캐니스터는, 방출 캐니스터가 포화되는 때 및/또는 흡착제 내로부터 흡착질을 배출하는 재생 사이클을 개시할 때를 결정하기 위한 지표로서 시간을 사용할 수 있다. 또한, 전형적인 방출 캐니스터는, 흡착을 위해 동작가능한 온도에 도달하기 전에 재생 사이클들 사이에 상당한 냉각 시간을 필요로 할 수 있으며, 이는 증기 압축 시스템이 일시적으로 셧다운되게 할 수 있다. 일부 실시형태에서, 퍼지 시스템은, 이러한 냉각 시간 동안 방출 캐니스터를 우회하고 냉매로부터 비응축성 가스들의 분리를 감소시킬 수 있으며, 이는 퍼지 시스템의 효율을 저하시킬 수 있다.
본 개시 내용의 실시형태들은, 흡착 물질로서 실리카 겔을 사용함으로써 전형적인 방출 캐니스터보다 많은 양의 흡착질을 흡착할 수 있는 방출 캐니스터 시스템에 관한 것이다. 즉, 방출 캐니스터는 종래의 방출 캐니스터에 비해 특정 부피의 흡착제당 더 많은 양의 흡착질을 흡착할 수 있다. 방출 캐니스터의 추가 실시형태들은, 흡착 물질의 온도 및/또는 흡착 물질의 중량을 사용하여 방출 캐니스터의 포화점을 결정하는 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 퍼지 시스템은, 방출 캐니스터가 재생 사이클을 거칠 때 셧다운 없이 증기 압축 시스템이 연속적으로 동작할 수 있도록 하는 이중 방출 캐니스터 시스템을 포함할 수 있다. 이중 가열 요소들은 방출 캐니스터의 중심 축을 따라 흡착제를 균일하게 가열하도록 방출 캐니스터 내에 배치될 수 있으며, 이는 재생 사이클의 효율을 개선할 수 있고/있거나 흡착제의 동작 수명을 연장할 수 있다. 일부 실시형태에서, 배플형 분할기는 흡착제에 걸친 더욱 균일한 열 분포를 용이하게 하도록 이중 가열 요소들에 결합될 수 있다. 또한, 배플형 분할기는 흡착제를 통해 다수의 흐름 경로를 형성할 수 있고, 이에 따라 방출 캐니스터를 통해 흐르는 흡착질과 흡착제 사이의 노출 시간을 향상시킬 수 있다. 본 개시 내용의 실시형태들은, 또한, 흡착제의 검사 및/또는 교체를 가능하게 하도록 방출 캐니스터에 분리가능하게 결합된 액세스 캡을 포함한다. 본 개시 내용의 추가 실시형태들은, 재생 사이클들 사이의 방출 캐니스터를 위한 냉각 시간을 감소시키도록 방출 캐니스터에 결합될 수 있는 냉각 시스템을 포함한다. 본 개시 내용의 다른 추가 실시형태들은, 퍼지 시스템의 동작 효율을 향상시킬 수 있고/있거나 방출 캐니스터의 재생을 용이하게 할 수 있는 다양한 배관 구성 및 제어 시스템을 포함한다.
이제, 도면을 참조하면, 도 1은 전형적인 상업용 건물(12)에서 난방, 환기, 공조, 및 냉방(HVAC＆R) 시스템(10)을 위한 환경의 실시형태의 사시도이다. HVAC＆R 시스템(10)은 건물(12)의 냉방에 사용될 수 있는 냉수(chilled liquid)를 공급하는 증기 압축 시스템(14)을 포함할 수 있다. HVAC＆R 시스템(10)은 건물(12)을 난방하기 위해 온수(warm liquid)를 공급하는 보일러(16) 및 건물(12)을 통해 공기를 순환시키는 공기 분배 시스템을 또한 포함할 수 있다. 또한, 공기 분배 시스템은 공기 귀환 덕트(18), 공기 공급 덕트(20), 및/또는 공기 핸들러(handler)(22)를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 공기 핸들러(22)는 도관(24)에 의해 보일러(16) 및 증기 압축 시스템(14)에 연결되는 열 교환기를 포함할 수 있다. 공기 핸들러(22) 내의 열 교환기는, HVAC＆R 시스템(10)의 작동 모드에 따라, 보일러(16)로부터의 가온수를 또는 증기 압축 시스템(14)으로부터의 냉수를 수용할 수 있다. HVAC＆R 시스템(10)은 건물(12)의 각 층에 별도의 공기 핸들러가 있는 것으로 도시되어 있지만, 다른 실시형태에 있어서는, HVAC＆R 시스템(10)은 두 층 사이에 또는 여러 층 사이에 공유될 수 있는 공기 핸들러(22) 및/또는 기타 구성요소를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3은 HVAC＆R 시스템(10)에서 사용될 수 있는 증기 압축 시스템(14)의 실시형태들이다. 증기 압축 시스템(14)은 압축기(32)로 시작하는 회로를 통해 냉매를 순환시킬 수 있다. 회로는 또한, 응축기(34), 팽창 밸브(들) 또는 장치(들)(36), 및 액체 칠러(chiller) 또는 증발기(38)를 포함할 수 있다. 증기 압축 시스템(14)은 아날로그-디지털(A/D) 컨버터(42), 마이크로프로세서(44), 비휘발성 메모리(46), 및/또는 인터페이스 보드(48)를 갖는 제어 패널(40)을 추가로 포함할 수 있다.
증기 압축 시스템(14)에서 냉매로서 사용될 수 있는 유체의 몇 가지 예시로서는, 예를 들어 R-410A, R-407, R-134a와 같은 하이드로플루오로카본(HFC)계 냉매, 하이드로플루오로올레핀(HFO)계 냉매, 암모니아(NH3), R-717, 이산화탄소(CO2), R-744와 같은 "자연(natural)" 냉매, 또는 하이드로카본계 냉매, 수증기, 또는 그 밖의 임의의 적절한 냉매가 있다. 일부 실시형태에 있어서, 증기 압축 시스템(14)은, R-134a와 같은 중간 압력 냉매에 비해, 저압 냉매라고도 지칭되는, 1기압의 압력에서 약 19℃(66℉)의 기준 비등점(normal boiling point)을 갖는 냉매를 효율적으로 이용하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은, "기준 비등점"은 1기압의 압력에서 측정한 비등점 온도를 의미할 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 증기 압축 시스템(14)은 변속 드라이브(VSD)(52), 모터(50), 압축기(32), 응축기(34), 팽창 밸브 또는 장치(36), 및/또는 증발기(38) 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 모터(50)는 압축기(32)를 구동할 수 있으며 변속 드라이브(VSD)(52)에 의해 전력을 공급받을 수 있다. VSD(52)는 교류(AC) 전원으로부터 특정한 고정 선로 전압 및 고정 선로 주파수를 갖는 AC 전력을 수신하고, 가변 전압 및 주파수를 갖는 전력을 모터(50)에 공급한다. 다른 실시형태에 있어서, 모터(50)는 AC 또는 직류(DC) 전원으로부터 직접 전력을 공급받을 수 있다. 모터(50)는, 스위치드 릴럭턴스(switched reluctance) 모터, 인덕션(induction) 모터, 전자 정류식 영구 자석 모터, 또는 다른 적절한 모터와 같은, VSD에 의해 또는 AC 또는 DC 전원으로부터 직접 전력을 공급받을 수 있는 임의의 타입의 전기 모터를 포함할 수 있다.
압축기(32)는 냉매 증기를 압축하고 해당 증기를 배출 통로를 통해 응축기(34)에 전달한다. 일부 실시형태에 있어서, 압축기(32)는 원심 압축기일 수 있다. 압축기(32)에 의해 응축기(34)에 전달된 냉매 증기는 응축기(34) 내의 냉각 유체(예컨대, 물 또는 공기)에 열을 전달할 수 있다. 냉매 증기는 냉각 유체와의 열전달의 결과로서 응축기(34) 내에서 냉매 액체로 응축될 수 있다. 응축기(34)로부터의 액체 냉매는 팽창 장치(36)를 통해 증발기(38)로 흐를 수 있다. 도 3의 예시적인 실시형태에 있어서, 응축기(34)는 수냉식 응축기이며, 냉각 유체를 응축기(34)에 공급하는 냉각 타워(56)에 연결되는 튜브 다발(54)을 포함한다.
증발기(38)에 전달되는 액체 냉매는 응축기(34)에서 사용되는 냉각 유체와 동일한 것일 수도 또는 그렇지 않을 수도 있는 다른 냉각 유체로부터 열을 흡수할 수 있다. 증발기(38) 내의 액체 냉매는 액체 냉매로부터 냉매 증기로의 상변화를 겪을 수 있다. 도 3의 예시적인 실시형태에 도시된 바와 같이, 증발기(38)는 냉방 부하(62)에 연결되는 공급 선로(60S) 및 귀환 선로(60R)를 갖는 튜브 다발(58)을 포함할 수 있다. 증발기(38)의 냉각 유체(예컨대, 물, 에틸렌 글리콜, 염화칼슘 염수, 염화나트륨 염수, 또는 임의의 다른 적절한 유체)는 귀환 선로(60R)를 통해 증발기(38)에 유입되고 공급 선로(60S)를 통해 증발기(38)로부터 유출된다. 증발기(38)는 냉매와의 열전달을 통해 튜브 다발(58) 내의 냉각 유체의 온도를 저하시킬 수 있다. 증발기(38) 내의 튜브 다발(58)은 복수의 튜브 및/또는 복수의 튜브 다발을 포함할 수 있다. 어쨌든, 증기 냉매는 증발기(38)에서 유출되고 흡입 선로에 의해 압축기(32)로 환류되어 사이클을 완성한다.
도 4는 중간 회로(64)가 응축기(34)와 팽창 장치(36) 사이에 통합되어 있는 증기 압축 시스템(14)의 개략도이다. 중간 회로(64)는 응축기(34)에 유체유동 가능하게 직접 연결되는 유입 선로(68)를 가질 수 있다. 다른 실시형태에 있어서는, 유입 선로(68)가 응축기(34)에 유체유동 가능하게 간접적으로 결합될 수 있다. 도 4의 예시적인 실시형태에 도시된 바와 같이, 유입 선로(68)는 중간 용기(70)의 상류에 위치되는 제1 팽창 장치(66)를 포함한다. 일부 실시형태에 있어서, 중간 용기(70)는 플래시 탱크(flash tank)(예컨대, 플래시 인터쿨러)일 수 있다. 다른 실시형태에 있어서는, 중간 용기(70)가 열 교환기 또는 "표면 이코노마이저(surface economizer)"로서 구성될 수 있다. 도 4의 예시적인 실시형태에 있어서, 중간 용기(70)는 플래시 탱크로서 사용되고, 제1 팽창 장치(66)는 응축기(34)로부터 공급받은 액체 냉매의 압력을 낮추도록(예컨대, 팽창시키도록) 구성된다. 팽창 과정 동안, 액체의 일부분이 증발할 수 있고, 그에 따라, 중간 용기(70)는 제1 팽창 장치(66)로부터 공급받은 액체에서 증기를 분리시키는 데 사용될 수 있다. 부가적으로, 중간 용기(70)는 액체 냉매가 중간 용기(70)에 유입될 때 겪게 되는 압력 강하(예컨대, 중간 용기(70)에 유입될 때 겪는 급격한 용적 증가에 기인함) 때문에 액체 냉매의 추가적인 팽창을 제공할 수 있다. 중간 용기(70) 내의 증기는 압축기(32)의 흡입 선로(74)를 통해 압축기(32)에 의해 흡인될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 중간 용기 내의 증기는 압축기(32)의 중간 스테이지(예컨대, 흡입 스테이지는 아님)로 흡인될 수 있다. 중간 용기(70) 내에 수집되는 액체는, 팽창 장치(66) 및/또는 중간 용기(70)에서의 팽창 때문에 응축기(34)에서 유출되는 액체 냉매보다 엔탈피가 낮을 수 있다. 이후, 중간 용기(70)로부터의 액체는 선로(72)에서 제2 팽창 장치(36)를 통해 증발기(38)로 유동할 수 있다.
실리카 겔 흡착제를 합성하는 개선된 방출 캐니스터를 위한 시스템
도 5는 응축기(34)와 증발기(38) 사이에 퍼지 시스템(100)이 통합된 증기 압축 시스템(14)의 개략도이다. 일부 실시형태에서, 증기 압축 시스템(14)의 일부(예를 들어, 증발기(38)) 내의 냉매는 주위 압력보다 낮은 압력(예를 들어, 14.7 psi 미만)에서 동작할 수 있다. 이와 같이, 증기 압축 시스템(14) 내의 냉매와 주위 환경 사이에 압력 차가 생성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 주위 환경으로부터의 비응축성 가스들(138)(예를 들어, 공기, 질소)은, 증기 압축 시스템(14)의 일부(예를 들어, 냉동 회로 또는 다른 구성요소들 사이의 연결부)를 관통하여 냉매와 혼합될 수 있다. 비응축성 가스들(138)은, 증기 압축 시스템(14)의 동작 온도(예를 들어, 실험실 환경에서 달성되지 않는 증기 압축 시스템의 정상 동작 온도)에서 응축될 수 없는 임의의 가스(예를 들어, 공기, 질소)를 포함할 수 있다. 비응축성 가스들(138)은 압축기(32)를 거쳐 증기 압축 시스템(14)을 통해 순환될 수 있고 응축기(34)에 축적될 수 있으며, 이는 궁극적으로 증기 압축 시스템(14), 압축기(32), 응축기(34), 또는 이들의 임의의 조합의 효율을 감소시킬 수 있다. 다른 실시형태들에서, 증기 압축 시스템(14)은 도 5에 도시된 실시형태보다 많거나 적은 구성요소를 포함할 수 있음을 인식해야 한다.
도 5의 도시된 실시형태에 예시된 바와 같이, 퍼지 시스템(100)은 증기 압축 시스템(14)으로부터 비응축성 가스들(138)을 퍼지하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 퍼지 시스템(100)은 증기 압축 시스템(14) 내의 냉매로부터 비응축성 가스들(138)을 제거 및/또는 분리하도록 구성될 수 있다. 퍼지 시스템(100)은, 서로 유체 연통할 수 있는, 열 교환기(142)(예를 들어, 증발기 및/또는 퍼지 코일), 팽창 밸브(144), 응축기(146), 및/또는 압축기(148)를 포함할 수 있다. 압축기(148)는 퍼지 시스템(100)을 통해 퍼지 냉매(예를 들어, 매체 또는 고압 냉매)를 지향시킬 수 있다. 퍼지 시스템(100)에서 퍼지 냉매의 흐름 경로는 증기 압축 시스템(14)의 냉매로부터 유체적으로 격리될 수 있다. 일부 실시형태에서, 퍼지 냉매는, 압축기(148), 응축기(146), 팽창 밸브(144), 열 교환기(142)를 통해 흐를 수 있고 압축기(148)에 재진입할 수 있다. 다른 일 실시형태에서, 퍼지 시스템(100)은 도 5에 도시된 실시형태보다 많거나 적은 구성요소를 포함할 수 있다.
어느 경우든, 비응축성 가스들(138)과 냉매의 기체 혼합물은, 증기 압축 시스템(14)의 응축기(34)로부터 유입구 튜브(152)를 통해 퍼지 시스템(100)의 열 교환기(142)로 흐를 수 있다. 일부 실시형태에서, 비응축성 가스들(138)과 냉매의 혼합물은 열 사이펀을 통해 열 교환기(142) 내로 흐를 수 있다. 추가로 또는 대안으로, (예를 들어, 인입되는 냉매가 열 교환기(142)에서 응축될 때) 부분 진공이 열 교환기(142) 내에 생성될 수 있다. 코일(155)은, 열 교환기(142) 내에 배치될 수 있고, 퍼지 냉매를 흐르게 하여 퍼지 냉매가 방출 캐니스터(164) 내의 비응축성 가스들(138)과 냉매의 혼합물로부터의 열(예를 들어, 열 에너지)을 흡수하게 하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 냉매는 액체 상태로 응축될 수 있고, 비응축성 가스들(138)은 기체 상태로 유지될 수 있다. 액체 냉매는, 유출구 튜브(154)를 통해 퍼지 시스템(100)의 열 교환기(142)로부터 증기 압축 시스템(14)의 증발기(38)로 배출될 수 있다. 밸브(156)는, 유출구 튜브(154)에 결합될 수 있고, 열 교환기(142)를 빠져나가는 냉매의 흐름을 제어할 수 있다. 다른 실시형태들에서, 유출구 튜브(154)는 증발기(38)가 아니라 응축기(34)에 결합될 수 있음에 주목해야 한다. 이에 따라, 액체 냉매는 열 교환기(142)로부터 응축기(34)로 배출될 수 있다.
냉매의 분압이 낮은 경우 등의 일부 경우에, 열 교환기(142) 내의 냉매의 일부는 응축되지 않을 수 있어서 기체 상태로 유지될 수 있다. 배출 밸브(158) 및 배출 도관(160)은, 퍼지 시스템(100)의 열 교환기(142)로부터 비응축성 가스들(138)과 냉매의 기체 혼합물을 제거하도록 구성될 수 있는 진공 펌프(162)에 결합될 수 있다. 진공 펌프(162)는, 기체 상태 냉매를 비응축성 가스들(138)로부터 추가로 분리하도록 구성될 수 있는 방출 캐니스터(164) 내로 혼합물을 지향시킬 수 있다.
예를 들어, 흡착제(166)는 방출 캐니스터(164) 내에 배치될 수 있고 흡착질(예를 들어, 냉매)을 흡착하도록 구성될 수 있다. 흡착제(166)는 흡착질과의 전기화학적 친화성을 가질 수 있는 (예를 들어, 높은 비 표면적을 갖는) 다공성 물질일 수 있다. 본 명세서에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 흡착제(166)는 실리카 겔일 수 있다. 흡착질은 흡착제(166)의 포어 내로 흡인되어 수집될 수 있는 반면, 비응축성 가스들(138)은 방출 캐니스터(164)를 통해 계속 흐를 수 있다. 이와 같이, 방출 캐니스터(164)는 방출 캐니스터(164) 내의 비응축성 가스들(138)로부터 실질적으로 모든 냉매를 분리하도록 구성될 수 있다. 이어서, 비응축성 가스들(138)은 배기 벤트(167)의 배기 밸브(168)를 통해 주위 환경으로 배출될 수 있다.
방출 캐니스터(164)의 흡착제(166)는, 흡착질이 흡착제(166)의 대부분의 포어를 채울 때 포화될 수 있다. 일부 실시형태에서, 방출 캐니스터(164)는 흡착제(166)가 포화될 때 재생될 수 있다. 예를 들어, 방출 캐니스터(164) 내로의 흡착질의 흐름이 중단될 수 있고, 방출 캐니스터(164)는 재생 사이클을 거치도록 가열될 수 있다. 배기 밸브(168)는 재생 사이클 동안 흡착질이 주변 환경으로 빠져나가는 것을 방지하도록 폐쇄될 수 있다. 일부 실시형태에서는, 에너지가 (예를 들어, 압력 감소, 온도 증가, 또는 둘 다를 통해) 흡착제(166) 및 흡착질에 인가될 수 있고, 이때 흡착질이 흡착제(166)의 포어들로부터 배출될 수 있다. 예를 들어, 방출 캐니스터(164) 내의 하나 이상의 가열 요소는, 방출 캐니스터(164) 내의 흡착제(166) 및/또는 흡착질을 가열하여 흡착제(166)로부터 흡착질을 배출할 수 있다. 배출된 흡착질(예를 들어, 냉매)은, 방출 캐니스터(164)로부터 배출될 수 있고 또는 방출 캐니스터(164)로부터 지향되어 유출구 도관(169)을 통해 (예를 들어, 방출 캐니스터(164)와 증기 압축 시스템(14) 간의 압력 차로 인해) 다시 증기 압축 시스템(14)을 향하여 흐를 수 있다. 일부 실시형태에서, 추가 진공 펌프는, 유출구 도관(169)과 유체 연통할 수 있고, 방출 캐니스터(164)로부터 배출된 흡착질을 응축기(34)로 지향시키도록 구성될 수 있다. 유출구 도관(169)은 도 5의 도시된 실시형태에서 응축기(34)에 결합된 것으로서 도시되어 있지만, 다른 실시형태에서, 유출구 도관(169)은 증발기(38) 또는 증기 압축 시스템(14)의 다른 임의의 적절한 부분에 유체 결합될 수 있음에 주목해야 한다. 여하튼, 일부 실시형태에서는, 흡착제(166)로부터 흡착질을 배출하도록 다수의 재생 사이클이 사용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 포화된 방출 캐니스터(164)는, 재생 사이클에 부가하여 또는 재생 사이클 대신, 불포화된 방출 캐니스터(164)로 대체될 수 있다.
전술한 바와 같이, 일 실시형태에서, 실리카 겔은 활성탄소 또는 활성탄과 같은 종래의 물질 대신 흡착제(166)로서 사용될 수 있다. 실리카 겔은 종래의 흡착제(166) 물질보다 높은 물질 밀도를 포함할 수 있고, 이처럼, 증가된 질량의 실리카 겔은 종래의 흡착제(166) 물질에 비해 고정된 부피(예를 들어, 방출 캐니스터(164)) 내에 배치될 수 있다. 비제한적인 예로서, 실리카 겔의 물질 밀도는, 세제곱피트당 10파운드(lb/ft3) 내지 150 lb/ft3, 20 lb/ft3 내지 100 lb/ft3, 또는 30 lb/ft3 내지 50 lb/ft3일 수 있다. 이와 같이, 방출 캐니스터(164)에서 흡착제(166)로서 실리카 겔을 사용함으로써, 흡착제(166)가 고정된 부피 비교에 있어서 종래의 물질보다 높은 비 표면적(예를 들어, 흡착제(166)의 단위 질량당 가용 표면적)을 갖게 할 수 있다. 높은 비 표면적은, 실리카 겔이 종래의 흡착제 물질보다 실질적으로 더 많은 흡착질(예를 들어, 냉매)을 흡착할 수 있게 하고, 방출 캐니스터(164)의 효율을 개선할 수 있다. 예를 들어, 실리카 겔은, 방출 캐니스터(164)가 재생 사이클을 거치기 전에 더욱 긴 기간 동안 동작하게 할 수 있다.
온도를 사용하여 방출 캐니스터 포화점을 결정하기 위한 시스템 및 방법
일부 실시형태에서는, 재생 사이클을 진행할 때를 결정하는 것이 유용할 수 있다. 예를 들어, 방출 캐니스터(164) 내의 흡착제(166)(예를 들어, 실리카 겔)가 흡착질(예를 들어, 냉매)로 포화된 때를 결정하는 것이 바람직할 수 있다. 방출 캐니스터를 갖는 전형적인 시스템은 흡착질의 잔여 흡착 용량을 결정하는 지표로서 시간을 사용할 수 있다. 예를 들어, 제2 재생 사이클은 제1 재생 사이클로부터 설정된 시간량이 경과한 후에 개시될 수 있다. 그러나, 시간은 포화를 정확하게 나타내지 못할 수도 있어서, 흡착제(166)가 포화점에 도달했을 때를 결정하기 위해 온도 등의 다른 지시를 사용하면 방출 캐니스터(164)의 효율을 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 도 6은, 흡착제(166)의 포화점을 결정하고 이에 따라 온도를 포화 지표로 사용하여 재생 사이클을 개시할 때를 결정하는 데 사용될 수 있는 방법(170)의 일 실시형태의 블록도이다. 블록(172)에서는, 흡착제(166)의 초기 온도를 측정할 수 있다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 열전대는, 방출 캐니스터(164)에 결합될 수 있고, 흡착제(166)의 온도 및/또는 방출 캐니스터(164)의 전체 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 다른 실시형태에서, 흡착제의 온도는 적외선(IR) 센서 등의 다른 적합한 온도 센서를 사용하여 측정될 수 있다. 흡착제(166)의 온도는 연속적으로 또는 간헐적으로(예를 들어, 미리 결정된 시간 간격의 경과 후에) 측정될 수 있다. 블록(174)에서는, 방출 캐니스터(164) 내로의 흡착질의 흐름이 개시될 수 있고, 이때, 방출 캐니스터(164) 내로 흐르는 흡착질(예를 들어, 냉매)은 흡착제(166)(예를 들어, 실리카 겔)에 부착될 수 있고/있거나 이러한 흡착제(166)에 의해 흡착될 수 있다.
블록(176 및 178)은, 방출 캐니스터(164) 내의 흡착제(166)가 흡착질을 흡착함에 따라, 흡착제(166)의 중량과 흡착제(166)의 온도를 비교하는 데 사용되는 그래프(180)의 일 실시형태를 포함하는 도 7에 관련된다. 흡착제(166)가 흡착질을 흡착할 때 시간 경과에 따라 흡착제(166)의 중량이 증가할 수 있다. 또한, 흡착제(166)가 흡착질을 흡착함에 따라 방출 캐니스터(164)의 온도도 증가할 수 있다. 이와 같이, 흡착제(166)의 중량 및 흡착제(166)의 온도는 도 7의 라인(182)에 의해 도시된 바와 같이 선형 상관관계를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 흡착제(166)의 중량 및 흡착제(166)의 온도는 서로 지수 관계, 대수 관계, 또는 다른 적절한 상관관계를 포함할 수 있다. 어느 경우든, 흡착제(166)의 온도를 측정함으로써 흡착제(166)의 포화점을 추정할 수 있게 하여, 방출 캐니스터(164)의 온도에 기초하여 포화점이 결정될 때 재생 사이클을 개시할 수 있다.
예를 들어, 실험실 테스트는, (예를 들어, 도 7의 그래프(180)에 도시된 바와 같이) 흡착제(166)의 온도 및 중량을 측정하기 위해 중량계 및 열전대를 사용하여 수행될 수 있다. 측정값은, 흡착제(166)(예를 들어, 실리카 겔)의 온도와 흡착제(166)에 흡착된 흡착질(예를 들어, 냉매)의 중량 또는 양 사이의 상관관계(예를 들어, 라인(182))를 결정하도록 사용될 수 있다. 이와 같이, 흡착제(166)의 포화점은 실험 데이터를 통해 결정될 수 있다. 이에 따라, 상관관계는, 제1 양의 흡착제(166)를 흡착하고 특정 온도에 도달한 후에 특정된 제1 양의 흡착제(166)가 포화점에 도달함(예를 들어, 흡착질을 더 취입할 수 없음)을 결정할 수 있다. 이와 같이, 도 7의 그래프(180) 등의 그래프는, 흡착제(166)가 포화점에 도달했을 때를 결정하는 데 사용될 수 있다.
특정 온도 값은, 방출 캐니스터(164) 내의 흡착제(166)가 포화점에 도달했을 때를 결정하는 데 사용될 수 있다. 즉, 흡착제(166)의 측정된 온도가 흡착제(166)가 포화되었음을 나타내는 목표 온도를 충족하거나 초과할 때 흡착제(166)가 포화될 수 있다. 목표 온도는 실험 시도를 사용하여 결정될 수 있다. 비제한적인 예로서, 전술한 실험 데이터는, 제1 양의 흡착제(166)가 포화점에서 100℉에 도달할 수 있다고 결정할 수 있다. 이 예에서, 제1 양의 흡착제(166)를 갖는 방출 캐니스터(164)가 100℉에 도달하거나 100℉를 초과하는 경우, 조작자(예를 들어, 인간 조작자, 컴퓨터 시스템)는 포화점에 도달한 것으로 결정할 수 있다.
이제 도 6의 블록(184 및 186)을 참조해 보면, 퍼지 시스템(100)으로부터 방출 캐니스터(164) 내로의 흡착질의 흐름은, 흡착제(166)가 포화점에 도달하였을 때 차단될 수 있다. 재생 사이클은 흡착제(166)로부터 흡착질을 제거하도록 개시될 수 있다. 일부 실시형태에서, 재생 사이클 동안 배출되는 흡착질(예를 들어, 냉매)은 증기 압축 시스템(14)으로 다시 지향될 수 있다. 일부 실시형태에서, 방법(170)은 재생 사이클이 언제 완료되었는지를 결정하기 위해 추가로 사용될 수 있다. 예를 들어, 방법(170)은, 흡착제(166) 내의 충분한 양의 흡착된 흡착질이 흡착제(166)로부터 언제 배출되었는지를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 방출 캐니스터(164)가 흡착제(166)에 실질적으로 흡착질이 없음을 나타내는 임계 온도에 도달하면, 재생 사이클이 완료될 수 있다(예를 들어, 재생 사이클이 종료될 수 있다). 이 임계 온도는, 전술한 기술을 사용하여 도출되는 실험 데이터를 통해 결정될 수 있다. 이와 같이, 방법(170)은, 재생 사이클을 최적화하고 재생 사이클을 실행하는 데 필요한 전력 소비를 감소시키고/시키거나 흡착제(166)의 수명을 연장하도록 사용될 수 있다.
중량을 사용하여 방출 캐니스터 포화점을 결정하기 위한 시스템
도 8은, 도 6의 방법(170)에 추가하여 또는 그 방법을 대신하여 방출 캐니스터(164) 내에 배치된 흡착제(166)의 포화점을 결정하는 데 또한 사용될 수 있는 스케일 시스템(190)의 일 실시형태의 단면도이다. 일부 실시형태에서, 흡착질(예를 들어, 냉매)의 흐름은 (도 5에 도시된 바와 같이) 배출 도관(160)을 통해 방출 캐니스터(164)에 진입할 수 있다. 전술한 바와 같이, 흡착제(166)는, 증기 압축 시스템(14)의 퍼지 동안 흡착질을 흡착할 수 있고, 흡착질이 더 많이 흡착됨에 따라 그 중량이 증가할 수 있다. 일부 실시형태에서, 흡착제(166)는 하나 이상의 로드 셀(194)에 결합된 베이스(192) 상에 배치될 수 있다. 소정의 실시형태에서, 로드 셀들(194)은 방출 캐니스터(164)의 중심 축 주위에 균등하게(예를 들어, 대칭적으로) 배치된다. 로드 셀들(194)은 흡착제(166)의 중량을 감시할 수 있고 그 중량에 관한 데이터를 제어 시스템(196)에 전송할 수 있다. 본 명세서에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 제어 시스템(196)은, 로드 셀(194) 및/또는 다른 적절한 센서(예를 들어, 열전대)로부터 수신되는 피드백에 기초하여 재생 사이클을 개시 및/또는 종료할 수 있다.
일 실시형태에서, 베이스(192)는, 흡착제(166)가 포화 사이클 및/또는 재생 사이클 동안 겪을 수 있는 온도 변동으로부터 로드 셀들(194)을 격리할 수 있는 단열 물질을 포함할 수 있다. 베이스(192)와 방출 캐니스터(164)의 내면(201)(예를 들어, 원주 벽) 사이의 갭(200)은 베이스(192)와 내면(201) 사이의 마찰을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 갭(200)은, 베이스(192)와 내면(201) 사이의 마찰로 인해 로드 셀들(194)에 의해 검출될 수 있는 노이즈(예를 들어, 로드 셀들(194)에 의해 측정되는 중량 데이터의 이상)를 감소시킬 수 있다. 로드 셀들(194)은, 플랫폼(202)에 의해 지지될 수 있고, 파스너(204)(예를 들어, 볼트, 나사, 접착제, 또는 다른 적절한 결합 장치)를 통해 플랫폼(202)에 결합될 수 있다. 플랫폼(202)은 방출 캐니스터(164)의 바닥면(207)에 결합된 지지부(206)에 의해 지지될 수 있다. 지지부(206)는 바닥면(207)과 플랫폼(202) 사이에 공간(108)을 형성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 공간(208)은, 방출 캐니스터(164)의 열적 변동으로부터 로드 셀들(194)을 추가로 절연할 수 있는 단열 메시(205)에 의해 점유될 수 있다. 일부 실시형태에서, 냉매는 로드 셀들(194)에 마모가 발생하게 할 수 있다. 이와 같이, 단열 메시(205)는 로드 셀들(194)을 냉매와의 접촉으로부터 추가로 격리할 수 있다.
도 8의 예시된 실시형태에 도시된 바와 같이, 밀봉된 이음부(sealed fitting; 209)는 방출 캐니스터(164)에 결합될 수 있다. 밀봉된 이음부(209)는, 로드 셀(194)에 결합된 와이어(198)가 방출 캐니스터(164)에 진입하게 하면서 흡착질이 방출 캐니스터(164)로부터 누출되는 것을 차단할 수 있다. 제어 시스템(196)은, 로드 셀(194)로부터 데이터를 수신 및 분석하여 베이스(192) 위에 배치된 흡착질 및 흡착제(166)의 중량을 결정할 수 있다. 일부 실시형태에서, 실험 데이터는, 흡착제(166)(예를 들어, 실리카 겔)의 소정의 물리적 특성 및/또는 화학적 특성을 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 실험 중량 데이터는, 흡착제(166)가 흡착질(예를 들어, 냉매)로 포화되는 때를 나타내는 흡착제(166)의 임계 중량을 포함할 수 있다. 이와 같이, 스케일 시스템(190)은 방출 캐니스터(164) 내의 특정된 양의 흡착제(166)가 흡착질로 포화된 때를 결정하는 데 사용될 수 있다.
이중 방출 캐니스터를 사용하여 증기 압축 시스템을 퍼지하기 위한 시스템
도 9는, 전술한 퍼지 시스템(100)의 방출 캐니스터(164)에 추가하여 또는 그 대신 사용될 수 있는 이중 방출 캐니스터 시스템(210)의 일 실시형태의 사시도이다. 일부 실시형태에서는, 방출 캐니스터(164)가 재생 사이클을 수행하는 동안 증기 압축 시스템(14)을 퍼지(예를 들어, 냉매로부터 비응축성 가스들(138)을 제거 및/또는 분리)하는 것이 바람직할 수 있다. 퍼지 시스템(100)은, 방출 캐니스터(164)가 재생 사이클을 거치고 있는 동안 방출 캐니스터(164)를 우회하여, 비응축성 가스들(138)과 냉매의 분리를 감소시킬 수 있다. 다시 말하면, 퍼지 시스템(100)의 효율이 감소될 수 있다.
일부 실시형태에서, 증기 압축 시스템(14)은 방출 캐니스터(164)의 재생 사이클이 수행됨에 따라 일시적으로 셧다운될 수 있다. 이와 같이, 증기 압축 시스템(14)은 재생 사이클 동안 냉각 용량을 제공하지 못할 수 있다. 이에 따라, 이중 방출 캐니스터 시스템(210)은, 복수의 방출 캐니스터를 사용함으로써 냉매와 비응축성 가스들(138) 사이의 분리량을 증가시킬 수 있고 및/또는 증기 압축 시스템(14)의 일시적 셧다운을 피할 수 있다. 예를 들어, 제1 방출 캐니스터(212)는 흡착질을 흡수할 수 있는 반면, 제2 방출 캐니스터(214)는 재생 사이클을 거친다. 이와 같이, 이중 방출 캐니스터 시스템(210)은, 증기 압축 시스템(14)이 연속적으로 동작할 수 있도록 하나의 방출 캐니스터(212 및/또는 214)가 증기 압축 시스템(14)을 퍼지하게 할 수 있다.
일부 실시형태에서, 이중 방출 캐니스터 시스템(210)은 단일 방출 캐니스터(164) 대신 도 5의 퍼지 시스템(100)에 포함될 수 있다. 이중 방출 캐니스터 시스템(210)을 퍼지 시스템(100) 내로 개장하는 것을 용이하게 하도록, 이중 방출 캐니스터 시스템(210)은, 배출 도관(160), 유출구 도관(169), 및 배기 벤트(167)를 각각 수용하는 퍼지 시스템(100)의 기존의 배관에 결합될 수 있는, 단일 유입구(216), 단일 유출구(218), 및 단일 벤트(220)를 포함할 수 있다. 이중 방출 캐니스터(210)의 연결은, 또한, 한 개보다 많은 방출 캐니스터를 갖는 기존 시스템에 비해 때 퍼지 시스템(100)의 조립을 용이하게 할 수 있고/있거나 퍼지 시스템(100)의 전체 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 이중 방출 캐니스터 시스템(210)의 구성은, 2개의 방출 캐니스터(212, 214)를 갖는 이중 방출 캐니스터 시스템(210)을 단일 방출 캐니스터(164)를 포함하도록 미리 구성된 시스템에 결합하는 것을 용이하게 할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 2개의 방출 캐니스터(212, 214)가 도 9의 예시된 실시형태에 도시되어 있지만, 이중 방출 캐니스터 시스템(210)은 3개, 4개, 5개, 6개, 또는 6개보다 많은 방출 캐니스터를 포함하도록 구성될 수 있다.
냉매 및 비응축성 가스들(138)의 기체 혼합물의 흐름 경로는 이중 방출 캐니스터 시스템(210)의 배관 시스템(215)의 밸브들에 의해 제어될 수 있다. 배관 시스템(215)은, 기체 혼합물의 흐름 경로를 유입구(216)로부터 유출구(218) 및/또는 벤트(220)로 지향할 수 있다. 일부 실시형태에서, 각각의 방출 캐니스터(212, 214)는, 유입구(216), 유출구(218), 및 벤트(220)에 각각 결합된 유입구 밸브(222), 유출구 밸브(224), 및/또는 벤트 밸브(226)를 포함할 수 있다.
유입구(216)는, 퍼지 시스템(100)의 열 교환기(142)로부터 냉매 및 비응축성 가스들(138)의 기체 혼합물을 수용할 수 있다. 배관 시스템(215)의 밸브들은, 제1 방출 캐니스터(212)가 흡착질을 흡수하는 동안 제2 방출 캐니스터(214)가 재생 사이클을 거칠 수 있도록 또는 그 반대로 될 수 있도록 기체 혼합물을 배관 시스템(215)을 통해 지향시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 방출 캐니스터(212)가 재생 사이클을 거칠 수 있게끔 기체 혼합물이 제1 방출 캐니스터(212)를 향해 흐르는 것을 차단하도록 위치될 수 있는 반면 제2 방출 캐니스터(214)가 퍼지 시스템(100)의 열 교환기(142)로부터 기체 혼합물을 수용하고 흡착질(예를 들어, 냉매)을 흡착할 수 있도록, 밸브들(222, 224, 226)이 위치될 수 있다. 제1 방출 캐니스터(212)의 재생 사이클 동안, 밸브들(222, 224, 226)은, 흡착질이 증기 압축 시스템(14)으로 다시 지향될 수 있도록 위치될 수 있다. 이와 같이, 일단 제2 방출 캐니스터(214)가 포화되면, 제2 방출 캐니스터(214)가 재생 사이클을 거치는 동안 제1 방출 캐니스터(212)가 이제 흡착질을 수용하도록, 밸브들이 재위치될 수 있다.
전술한 바와 같이, 일부 실시형태에서, 이중 방출 캐니스터 시스템(210)은 2개보다 많은 방출 캐니스터를 포함할 수 있다. 비제한적인 예로서, 이중 방출 캐니스터 시스템(210)은 4개의 개별 방출 캐니스터를 갖는 4중 방출 캐니스터 시스템을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 4개의 방출 캐니스터는, 포화 사이클, 재생 사이클, 냉각 사이클, 및 휴지 또는 대기 사이클에서 순차적으로 동작하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 냉각 사이클은 재생 사이클이 완료된 후의 기간을 가리키며, 이 기간 동안 방출 캐니스터(164)는 상승된 재생 온도로부터 주위 온도로 또는 상승된 재생 온도보다 낮은 목표 온도로 냉각될 수 있다. 휴지 또는 대기 사이클은, 방출 캐니스터(164)가 주위 온도로 또는 상승된 재생 온도보다 낮은 목표 온도로 냉각된 후의 기간(예를 들어, 냉각 사이클의 완료 후의 기간)을 가리키며, 이 기간 동안에는 방출 캐니스터(164)가 비응축성 가스들 및 흡착질을 수용하지 않는다. 다시 말하면, 방출 캐니스터(164)는 휴지 또는 대기 사이클 동안 실질적으로 유휴 상태이거나 비활성 상태이다. 휴지 또는 대기 사이클 후에, 방출 캐니스터(164)는 포화 사이클을 겪고 흡착질 및 비응축성 가스들(138)의 새로운 흐름을 수용할 수 있다.
전술한 4중 방출 캐니스터 시스템의 예에서, 제1 방출 캐니스터는 포화 사이클을 거칠 수 있는 한편, 제2 방출 캐니스터는 재생 사이클을 거칠 수 있고, 제3 방출 캐니스터는 냉각 사이클을 거칠 수 있고, 제4 방출 캐니스터는 휴지 또는 대기 사이클을 거칠 수 있다. 제1 방출 캐니스터가 포화되면, 열 교환기(142)로부터의 비응축성 가스들(138) 및 흡착질의 가스 흐름은 (예를 들어, 미리 휴지 또는 대기 사이클을 거치고 있는) 제1 방출 캐니스터로 지향될 수 있는 한편, 제1 방출 캐니스터로의 가스 흐름은 중단된다. 이에 따라, 제1 방출 캐니스터는 재생 사이클을 개시할 수 있는 한편, 제2, 제3, 및 제4 방출 캐니스터는 각각 냉각 사이클, 휴지 또는 대기 사이클, 및 포화 사이클을 거친다. 전술한 순서로 방출 캐니스터들을 동작시키는 것은, 특정 방출 캐니스터의 포화 사이클들 사이의 시간 간격이 증가되는 것을 보장할 수 있어서, 방출 캐니스터들이 주위 온도 또는 연속 포화 사이클들 사이의 목표 온도까지 충분히 냉각되게 할 수 있다. 이에 따라, 4중 방출 캐니스터 시스템은 후속 재생 사이클에서 특정 방출 캐니스터가 흡착질을 흡착하는 능력을 향상시킬 수 있다.
방출 캐니스터의 재생 사이클 중의 개선된 가열 시스템
기존 시스템에서, 방출 캐니스터(164)는 (예컨대, 방출 캐니스터(164)의 중심 축을 따라) 방출 캐니스터(164)의 중심 내에 배치된 가열 요소들을 포함할 수 있다. 가열 요소들은, 방출 캐니스터(164) 내에서 흡착제(166)를 통해 연장되어 에너지(예를 들어, 열)를 흡착제(166)에 공급할 수 있다. 공급된 에너지는 재생 사이클 동안 흡착제(166)의 포어들 내에 매립된 흡착질을 배출하는 데 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 흡착제(166)는 자연 절연 물질일 수 있고 열 전도성에 저항할 수 있다. 이와 같이, 가열 요소로부터 가장 멀리 배치된 흡착질의 일부를 충분히 가열하기 위해서는 가열 요소에 의해 상당한 양의 열이 공급되어야 한다. 이러한 열은 가열 요소에 가장 가까운 흡착제(166)를 과열시키는 반면, 가열 요소로부터 가장 멀리 있는 흡착제(166)의 일부는 적절하게 재생하는 데 충분한 온도 증가를 겪지 못할 수 있다. 이는 비효율적인 재생 사이클 및/또는 흡착제(166)의 조기 열화를 초래할 수 있다.
이에 따라, 본 개시 내용의 일부 실시형태에서, 이중 가열 요소(230)는, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 재생 사이클(예를 들어, 열 재생 사이클) 동안 흡착제(166) 내에서 균일한 온도 분포를 생성하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 이중 가열 요소(230)는, 방출 캐니스터(164)의 중심 내에 배치된 가열 요소들을 포함하는 기존 시스템에 비해 흡착제(166) 전체에 걸쳐 보다 균형 잡힌 온도 분포를 생성할 수 있다. 도 10은, 방출 캐니스터(164)의 중심 축(236) 주위에 균일하게 이격될 수 있으며 본원에서 이중 가열 요소(232, 234)라고 총괄적으로 지칭되는 제1 가열 요소(232)와 제2 가열 요소(234)를 포함할 수 있는 방출 캐니스터(164)의 일 실시형태를 도시한다. 즉, 이중 가열 요소들(232, 234)은 방출 캐니스터(164)의 중심 축(236)으로부터 거의 등거리에 배치될 수 있다. 이중 가열 요소들(232, 234)의 일부는 방출 캐니스터(164)의 캡(238)을 통해 연장되어 하나 이상의 전원으로부터 흡착제(166)를 가열하기 위한 전력을 수용할 수 있다. 도 10에 예시된 실시형태에서는 2개의 가열 요소가 도시되어 있지만, 방출 캐니스터(164)는 중심 축(236) 주위에 (예를 들어, 원주 방향으로) 이격된 임의의 적절한 양의 가열 요소를 포함할 수 있다는 점에 주목해야 한다. 예를 들어, 방출 캐니스터(164)는 중심 축(236) 주위에 배치된 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 또는 6개를 초과하는 가열 요소를 포함할 수 있다.
도 11은 제1 가열 요소(232) 및 제2 가열 요소(234)에 의해 야기된 열 분포를 나타내는 열 분포 맵의 일 실시형태를 도시한다. 도 11에 예시된 실시형태에 도시된 바와 같이, 이중 가열 요소들(232, 234)은 중심 축(236) 주위에 열을 균등하게 분포시킬 수 있으며, 이는 가열 요소들(232, 234)에 더욱 가까이 위치하는 흡착제(166)의 과열 부분 없이 실질적으로 모든 흡착제(166)가 재생될 수 있게 한다. 또한, 흡착제(166)의 대부분은 중심 축(236) 주위에 배치된 단일 가열 요소에 비해 재생될 정도로 충분히 가열될 수 있다.
예를 들어, 단일 가열 요소를 사용하여 종래의 방출 캐니스터(164)에서와 같이 중심 축(236) 근처에 열을 공급하는 것이 아니라, 이중 가열 요소들(232, 234)은 방출 캐니스터(164)의 내면(239)에 더욱 가깝게 열을 공급할 수 있다. 이와 같이, 공급된 열 에너지는, 열원(예를 들어, 제1 가열 요소(232), 제2 가열 요소(234))으로부터 흡착제(166)까지 및/또는 열원으로부터 방출 캐니스터(164)의 내면(239)까지 더 짧은 거리로 이동한다. 이와 같이, 이중 가열 요소들(232, 234)은, 실질적으로 동일한 양의 전력을 이용하여 흡착제(166)를 가열하는 동안 단일 가열 요소에 비해 흡착제(166)의 대부분을 재생 온도로 가열할 수 있다. 또한, 이중 가열 요소들(232, 234)은, 흡착제(166)를 과열하지 않으므로, 흡착제(166)의 동작 수명을 향상시킨다.
또한, 이중 가열 요소들(232, 234)은, 종래의 시스템(예를 들어, 중심 축(236)에 일치하게 배치된 단일 가열 요소)에 비해 열이 흡착제(166)로 보다 신속하게 전달되게 할 수 있다. 전술한 바와 같이, 이중 가열 요소들(232, 234)은, 실질적으로 모든 흡착제(166)를 가열하기 위해 방출 캐니스터(164)에서 열이 전달될 수 있는 거리를 감소시킨다. 이와 같이, 이중 가열 요소들(232, 234)은 기존 시스템에 비해 흡착제(166)의 보다 효율적이고 빠른 재생 사이클을 제공할 수 있다.
도 12는, 이중 가열 요소들(232, 234)에 결합될 수 있고 이중 가열 요소들(232, 234)과 흡착제(166) 간의 열 전달을 용이하게 할 수 있는 배플형 분할기(240)의 일 실시형태의 사시도이다. 배플형 분할기(240)는 방출 캐니스터(164)의 길이 또는 그 길이의 일부를 따라 연장될 수 있다. 배플형 분할기(240)는 방출 캐니스터(164)의 중심 축(236)으로부터 반경방향으로 연장되는 하나 이상의 핀(242)을 포함한다. 소정의 실시형태에서, 핀들(242)은, 방출 캐니스터(164)의 내면(239)과 당접하거나 접촉할 수 있어서, 방출 캐니스터(164)의 내부를 복수의 챔버(244)로 분할할 수 있다. 이에 따라, 각 챔버(244)는 흡착제(166)의 일부를 수용할 수 있다. 그러나, 다른 실시형태에서는, 핀들(242)과 방출 캐니스터(164)의 내면(239) 사이에서 반경방향 갭이 연장될 수 있다. 이에 따라, 갭을 통해 챔버들(244) 사이의 흡착질 및/또는 비응축성 가스들의 흐름을 차단하기 위해 핀들(242)의 반경방향 에지들과 방출 캐니스터(164)의 내면(239) 사이에 개스킷이 배치될 수 있다.
어느 경우든, 배플형 분할기(240)는 한 쌍의 채널(246)을 포함할 수 있고, 각 채널(246)은 제1 가열 요소(232) 및 제2 가열 요소(234) 중 하나를 수용하도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 각 채널(246)은 배플형 분할기(240)의 각각의 핀(242) 내에 일체로 형성될 수 있다. 채널(246)의 내부 직경은 이중 가열 요소(232, 234)의 각각의 가열 요소의 외부 직경과 실질적으로 동일할 수 있다. 이에 따라, 이중 가열 요소(232, 234)는, 채널(246) 내에 배치될 때 배플형 분할기(240)와 물리적으로 접촉할 수 있어서, 이중 가열 요소들(232, 234)과 배플형 분할기(240) 간의 전도성 열 전달을 가능하게 할 수 있다. 소정의 실시형태에서, 열 전도성 겔 또는 페이스트는, 이중 가열 요소들(232, 234)과 채널(246) 사이에 형성될 수 있는 임의의 간극 공간 내에 배치될 수 있으며, 따라서 이들 사이의 열 전달을 용이하게 할 수 있다.
배플형 분할기(240)는 알루미늄, 구리, 스테인리스 스틸 등과 같은 임의의 적절한 열 전도성 물질로 구성될 수 있다. 이에 따라, 이중 가열 요소들(232, 234)에 의해 생성되는 열 에너지는 전도를 통해 배플형 분할기(240)의 핀들(242)에 걸쳐 분포될 수 있다. 또한, 배플형 분할기(240)의 핀들(242)에 분포된 열 에너지는, 전도성 열 전달 또는 대류 열 전달을 통해 챔버(244) 내의 흡착제(166)로 전달될 수 있다. 이러한 방식으로, 핀들(242)은 흡착제(166)를 통한 열 에너지의 균일한 분포를 더욱 용이하게 할 수 있다. 전술한 바와 같이, 열 에너지를 흡착제(166)에 균일하게 분포함으로써, 흡착제(166)의 소정의 부분이 과열되는 가능성을 완화시키거나 실질적으로 감소시킬 수 있어서, 흡착제(166)의 동작 수명을 향상시킬 수 있다. 또한, 배플형 분할기(240)는 재생 동안 실질적으로 모든 흡착제(166)를 충분한 온도로 가열하는 것과 관련된 기간을 감소시킬 수 있다.
배플형 분할기(240)는 도 12에 예시된 실시형태에서 5개의 핀(242)을 포함하지만, 배플형 분할기(240)는 다른 임의의 적절한 양의 핀(242)을 포함할 수 있다는 점에 주목해야 한다. 즉, 배플형 분할기(240)는, 방출 캐니스터(164)의 중심 축(236)으로부터 연장되거나 다른 임의의 적절한 구성으로 배열된 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 또는 8개를 초과하는 핀(242)을 포함할 수 있다. 또한, 배플형 분할기(240)는 임의의 수의 가열 요소를 수용하도록 구성된 임의의 적절한 양의 채널(246)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 배플형 분할기(240)는, 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 또는 5개를 초과하는 가열 요소를 수용하도록 구성된 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 또는 5를 초과하는 채널(246)을 각각 포함할 수 있다. 또한, 소정의 실시형태에서, 배플형 분할기(240)의 단일 핀(242)은 한 개의 채널보다 많은 채널(246)을 포함할 수 있다. 즉, 단일 핀(242)은 방출 캐니스터(164)의 각각의 가열 요소를 수용하도록 구성된 두 개 이상의 채널(246)을 포함할 수 있다.
방출 캐니스터 내의 개선된 흡착질 노출을 위한 시스템
도 13은 흡착제(166)와 상호 작용하면서 흡착질이 접촉할 수 있는 노출 시간 및/또는 표면적을 증가시키도록 구성될 수 있는 방출 캐니스터(164)의 일 실시형태의 사시도이다. 예를 들어, 방출 캐니스터(164)는 반경방향 치수(250)(예를 들어, 직경) 및 수직 치수(252)(예를 들어, 높이 또는 길이)를 포함할 수 있다. 방출 캐니스터(164)의 높이(예를 들어, 수직 치수(252)) 대 직경(예를 들어, 반사상 치수(250))의 비를 증가시킴으로써, 흡착제(166)가 흡착질을 흡착하는 능력을 개선할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 방출 캐니스터(164)의 높이 대 직경의 비는 3:1 내지 4:1일 수 있다. 다른 실시형태에서, 높이 대 직경의 비는 흡착질의 충분한 흡착을 가능하게 하는 임의의 적절한 비일 수 있다.
높이 대 직경의 비율을 증가시키면, 방출 캐니스터(164) 내에서 상당한 양의 흡착질과 접촉하지 않을 수 있는 흡착제(166)의 양이 감소된다. 예를 들어, 방출 캐니스터(164)의 단부(256)(예를 들어, 캡(238)의 내부 둘레)에서 에지(254)에 근접하게 배치된 흡착제(166)는, 방출 캐니스터(164)의 중심 축(23)을 따라 배치된 흡착제(166) 및/또는 방출 캐니스터(164)의 흡착질 유입구(247)와 축방향으로 정렬된 흡착제(164)보다 흡착질과 덜 접촉할 수 있고/있거나 흡착질을 덜 수용할 수 있다. 전체적으로, 방출 캐니스터(164)의 높이 대 직경의 비를 증가시킴으로써, 흡착질이 흡착제(166)와 접촉하는 표면적이 증가될 수 있다.
또한, 수직 치수(252) 대 반경방향 치수(250)의 비를 증가시키면, 흡착제(166)에 의해 야기되는 열 저항이 덜하기 때문에(예를 들어, 방출 캐니스터(164)의 반경방향으로 연장되는 흡착제(166)의 폭이 상당히 작을 수 있음), 방출 캐니스터(164) 내에 배치된 단일 가열 요소 및/또는 이중 가열 요소(232, 234)를 통해 흡착제(166)를 보다 효과적으로 가열할 수 있다. 예를 들어, 이중 가열 요소들(232, 234)로부터 배출되는 열은, 중심 축(236)으로부터 더 짧은 거리를 이동하여 방출 캐니스터(164)의 내면(239)에 근접하게 위치된 흡착제(166)를 가열할 수 있다.
도 14는 배플형 분할기(240)의 일 실시형태의 사시도이다. 전술한 바와 같이, 배플형 분할기(240)는 방출 캐니스터(164)의 내부를 챔버들(244)로 분할할 수 있으며, 이러한 챔버들은 방출 캐니스터(164)의 수직 치수(252)(예를 들어, 높이)를 따라 연장될 수 있다. 일부 실시형태에서, 배플형 분할기(240)는, 각 챔버(244)를 통해 흡착질 및 비응축성 가스들(138)의 혼합물을 직렬로 지향시키도록 구성될 수 있고, 따라서 가스 흐름 혼합물과 흡착제(166) 사이의 노출 시간을 증가시킬 수 있다. 또한, 배플형 분할기(240)는, 가스가 방출 캐니스터(164)를 통해 흐를 때 가스 흐름 혼합물과 접촉하는 흡착제(166)의 표면적을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 배플형 분할기(240)는 방출 캐니스터(164)를 통해 흐르는 흡착질과 흡착제(166) 간의 상호 작용을 향상시킬 수 있다. 즉, 배플형 분할기(240)는 비응축성 가스들(138)로부터의 흡착질의 분리를 용이하게 함으로써 방출 캐니스터(164)의 효과를 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 복수의 챔버(244) 중의 제1 챔버(264)는 방출 캐니스터(164)의 유입구 도관(266)으로부터 흡착질 및 비응축성 가스들(138)의 흐름을 수용하도록 구성될 수 있다. 명확성을 위해, 제1 챔버(264)는 복수의 핀(242) 중의 제1 핀(268)과 제2 핀(270)(예를 들어, 인접 핀)에 의해 형성된다는 것을 주목해야 한다. 흡착질 및 비응축성 가스들(138)은, 방출 캐니스터(164)의 제1 단부(272)(예를 들어, 유입구 도관(266)에 근접한 단부)로부터 방출 캐니스터(164)의 제1 단부(272)의 반대측인 제2 단부(274)를 향해 중심 축(236)을 따라 제1 방향(276)으로 흐를 수 있다. 이러한 방식으로, 흡착질은 제1 챔버(264) 내에 배치된 실질적으로 모든 흡착제(166)와 상호 작용할 수 있다.
시된 실시형태에 도시된 바와 같이, 제1 구멍(278)은출 캐니스터(164)의 제2 단부(274) 근처에서 제2 핀(270) 내에 형성된다. 제1 구멍(278)은 챔버들(244) 중 제1 챔버(264)와 제2 챔버(280) 사이에 연장되어 이들 챔버를 유체 결합하도록 구성된다. 제1 챔버(264)와 유사하게, 제2 챔버(280)는 제2 핀(270)과 제3 핀(282)(예를 들어, 중심 축(236)을 중심으로 반시계방향(284)으로 제2 핀(270)에 인접한 핀) 사이에 형성된다. 이에 따라, 흡착질 및 비응축성 가스들(138)의 가스 흐름은 제1 구멍(278)을 통해 제1 챔버(264)로부터 제2 챔버(280)로 흐를 수 있다. 제1 핀(268)은, 제1 챔버(264)로부터 제1 핀(268)을 통한 가스 흐름이 차단되도록 구멍을 포함하지 않음에 주목해야 한다.
흡착질 및 비응축성 가스들(138)은, 제2 챔버(280)에 진입할 때, 제2 단부(274)로부터 방출 캐니스터(164)의 제1 단부(272)로 중심 축(236)을 따라 제2 방향(286)(예를 들어, 제1 방향(276)의 반대 방향)으로 흐를 수 있다. 이에 따라, 흡착질 및 비응축성 가스들(138)은 제2 챔버(280) 내에 배치된 실질적으로 모든 흡착제(166)와 상호 작용할 수 있다. 제3 핀(282)은 제2 챔버(280)를 제3 챔버(290)(예를 들어, 반시계방향(284)으로 제2 챔버(280)에 인접한 챔버)에 유체 결합하도록 구성된 제2 구멍(288)을 포함한다. 이에 따라, 흡착질 및 비응축성 가스들(138)은 제1 방향(276)으로 제3 챔버(290)를 통해 흐를 수 있다. (제1 핀(268)을 제외한) 각 핀에 구멍이 형성됨으로써, 흡착질 및 비응축성 가스들(138)이 각 챔버(244)를 통해 직렬로 및 제1 챔버(264)로부터 반시계방향(284)으로 흐를 수 있다는 점에 주목해야 한다. 특히, 후속 핀 내의 구멍은, 인접한 핀의 구멍이 위치하는 방출 캐니스터(164)의 단부(272, 274)의 반대측인 방출 캐니스터(164)의 단부(272, 274) 근처에 위치할 수 있다. 이러한 방식으로, 흡착질 및 비응축성 가스들(138)은, 중심 축(236)을 중심으로 각 챔버(244)를 통해 그리고 방출 캐니스터(164)의 수직 치수(252)를 따라 구불구불한 패턴으로 제1 챔버(264)로부터 순차적으로 횡단한다. 이와 같이, 비응축성 가스들(138)은, 챔버들(244) 중의 제5 챔버(294)(예를 들어, 최종 챔버, 말단 챔버)에 결합된 유출구 도관(292)을 통해 방출 캐니스터(164)로부터 배출될 수 있다. 흡착질 및 비응축성 가스들(138)을 챔버(244)를 통해 직렬로 흐르도록 지향시킴으로써, 실질적으로 모든 흡착질이 흡착제(166)에 의해 흡착될 수 있다. 다른 실시형태들에서, 핀들(242)은 구멍을 포함하지 않을 수 있고 흡착질 및 비응축성 가스들(138)은 챔버들(244)을 통해 병렬로 흐를 수 있다는 점에 주목의해야 한다.
도 15는 방출 캐니스터(164)의 제1 단부(272) 근처에 있는 배플형 분할기(240)의 일 실시형태의 확대 사시도이다. 일부 실시형태에서, 핀(242) 내의 구멍(예를 들어, 제1 구멍(278), 제2 구멍(288) 등)의 직경(296)은, 약(예를 들어, 10% 이내, 5% 이내, 또는 1 이내) 0.5밀리미터(mm) 내지 약 5 mm, 약 1 mm 내지 약 4 mm, 또는 약 3 mm일 수 있다. 다른 실시형태에서, 구멍의 직경(296)은 0.5 mm보다 작거나 5 mm보다 클 수 있다. 소정의 실시형태에서, 각 핀(242)에는 복수의 구멍이 형성될 수 있다. 또한, 일부 실시형태에서, 구멍은 비원형 단면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 구멍은 사변형 슬롯, 타원형, 또는 다른 임의의 적절한 기하학적 프로파일을 갖는 개구를 포함할 수 있다.
방출 캐니스터 유지보수를 용이하게 하기 위한 시스템
전형적인 방출 캐니스터는, 방출 캐니스터의 하우징에 (예를 들어, 접착제, 브레이징, 용접, 및/또는 크림프 연결을 통해) 부착 고정된 단부 판(예를 들어, 캡 판)을 종종 포함한다. 따라서, 방출 캐니스터 내에 배치된 구성요소에 접근하기 위해 종래의 방출 캐니스터의 단부 판을 제거하는 데 상당한 시간이 소요될 수 있다.
도 16은, 방출 캐니스터(164)에 분리가능하게 결합되어 방출 캐니스터(164) 내에 배치된 구성요소에 대한 유지보수 작업을 수행하는 것을 용이하게 할 수 있는 단부 판 또는 액세스 캡(300)의 일 실시형태의 사시도이다. 액세스 캡(300)은, 방출 캐니스터(164)의 하우징(306) 주위에 형성된 외부 스레드(304)와 맞물리도록 구성된 내부 스레드(302)를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 액세스 캡(300)은, 하우징(306)에 스레드 방식으로 결합되거나 하우징으로부터 분리될 수 있고, 이에 따라 방출 캐니스터(164)의 내부(308)에 대한 액세스를 용이하게 한다. 다른 실시형태에서, 액세스 캡(300)은 외부 스레드를 포함할 수 있는 반면, 방출 캐니스터(164)의 하우징(306)은 내부 스레드를 포함할 수 있다는 점에 주목해야 한다.
어느 경우든, 액세스 캡(300)을 제거할 때, 서비스 기술자는, 배플형 분할기(240)를 (예를 들어, 중심 축(236)을 따라) 제1 방향(276)으로 슬라이딩하여 배플형 분할기(240) 및 흡착제(166)를 방출 캐니스터(164)로부터 제거할 수 있다. 이에 따라, 서비스 기술자는 흡착제(166)를 검사할 수 있고/있거나 흡착제(166)를 새로운 흡착제로 교체할 수 있다. 또한, 서비스 기술자는, 배플형 분할기(240) 내에 배치된 이중 가열 요소(232, 234), 또는 하우징(306) 및/또는 방출 캐니스터(164)의 내부(308) 내에 배치된 다른 임의의 구성요소를 검사 및/또는 교체할 수 있다. 소정의 실시형태에서, 개스킷(310)은 방출 캐니스터(164)의 하우징(306)과 액세스 캡(300) 사이에 배치된다. 개스킷(310)은, 액세스 캡(300)이 하우징(306)에 결합되고 토크를 가할 때 하우징(306)과 액세스 캡(300) 간의 유체 밀봉(예를 들어, 유체 기밀 밀봉)의 형성을 용이하게 할 수 있다. 액세스 캡(300)은, 방출 캐니스터(164)의 제1 단부(272), 방출 캐니스터(164)의 제2 단부(274), 또는 둘 모두에 포함될 수 있음에 주목해야 한다.
방출 캐니스터의 더 빠른 냉각을 위한 시스템
도 17은 방출 캐니스터(164) 내의 흡착제(166) 및/또는 흡착질을 열적으로 조절하는 데 사용될 수 있는 냉각 시스템(320)의 일 실시형태를 도시한다. 일부 실시형태에서, 흡착제(166)는 흡착제(166) 및/또는 흡착질이 감소된 온도에 있을 때 흡착질을 보다 효과적으로 흡착할 수 있다. 재생 사이클 동안, 방출 캐니스터(164)의 내부 온도는 상당히 (예를 들어, 200℉ 이상) 상승할 수 있고, 이러한 온도는 흡착제(166)가 흡착질(예를 들어, 재생 사이클의 완료에 후속하여 증기 압축 시스템(14)으로부터 방출 캐니스터(164)에 진입하는 새로운 흡착질)을 흡착하는 능력을 감소시킬 수 있다. 전형적으로, 방출 캐니스터(164)는, 재생 사이클이 완료된 후 흡착제(166)가 흡착질을 흡착하기 전에 냉각 단계를 거칠 수 있다. 방출 캐니스터(164)는 절연될 수 있고, 따라서 방출 캐니스터(164)를 흡착에 충분한 동작 온도로 냉각하기 전에 상당한 시간이 경과할 수 있다. 이와 같이, 냉각 시스템(320)을 방출 캐니스터(164)에 결합하는 것이 바람직할 수 있고, 이는 재생 후 방출 캐니스터(164)의 냉각 시간을 감소시킬 수 있다.
냉각 시스템(320)은, 방출 캐니스터(164)의 제1 단부(272)로부터 제2 단부(274)로 연장되는 하나 이상의 냉각 통로(322)(예를 들어, 내부 냉각 통로)를 포함할 수 있다. 명확히 하기 위해, 냉각 통로(322)는 방출 캐니스터(164)의 제1 및 제2 단부(272, 274) 사이에서 연장되는 각각의 냉각 도관(333)(예를 들어, 배관, 튜브 등)에 의해 형성될 수 있음에 주목해야 한다. 일부 실시형태에서, 냉각 통로(322)는, 방출 캐니스터(164)의 캡(238)(예를 들어, 액세스 캡(300))을 통해 연장될 수 있고, 방출 캐니스터(164) 내에 배치된 흡착제(166) 내에 내장될 수 있다. 또한, 냉각 통로(322)의 제1 단부(272)에 팬(324)이 결합될 수 있어서, 냉각 유체(예를 들어, 공기)를 냉각 통로(322)를 통해 방출 캐니스터(164)의 제1 단부(272)로부터 제2 단부(274)로 지향시킬 수 있다. 냉각 유체는, 방출 캐니스터(164) 및/또는 흡착제(166)로부터 열 에너지(예를 들어, 열)를 흡수할 수 있고 열 에너지를 주위 환경으로 전달할 수 있다. 이와 같이, 냉각 통로(322)는 재생 후 방출 캐니스터(164)의 냉각 시간을 감소시킬 수 있다. 도 13에 예시된 실시형태에서는 4개의 냉각 통로(322)가 도시되어 있지만, 냉각 시스템(320)은 1개, 2개, 3개, 5개, 또는 더 많은 냉각 통로(322)를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 냉각 통로(322)는, (예를 들어, 냉각 통로(322)의 열 전달 표면적을 증가시킴으로써) 냉각 통로(322)가 방출 캐니스터(164) 내의 열 에너지를 흡수하는 능력을 개선할 수 있는 내부 핀 및/또는 외부 핀을 포함할 수 있다.
도 18은 도 17에 도시된 냉각 통로(322)에 추가하여 또는 이 냉각 통로를 대신하여 사용될 수 있는 외부 냉각 통로(326)의 일 실시형태의 확대 사시도이다. 외부 냉각 통로(326)는 방출 캐니스터(164)의 외면(328) 주위에 원주 방향으로 배치될 수 있다. 다른 실시형태에서, 외부 냉각 통로(326)와 방출 캐니스터(164)의 외면(328) 간의 열 에너지 전달을 향상시키도록 외부 냉각 통로(326) 위에 절연층이 배치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 외부 냉각 통로(326)는 방출 캐니스터(164)의 캡(238) 및/또는 흡착제(166)를 통해 연장되지 않을 수 있다. 어느 경우든, 방출 캐니스터(164) 내의 열을 유지하기 위해 재생 사이클 동안 팬(324)이 스위치 오프될 수 있다. 이와 같이, 냉각 통로(322, 326)는, 냉각 유체의 흐름을 수용하지 않을 수 있고, 재생 동안 방출 캐니스터(164)로부터 열을 제거하지 않을 것이다.
방출 캐니스터(164) 및 그 내부에 배치된 흡착제(166)로부터 열 에너지를 제거하기 위해 임의의 적절한 냉각 유체가 냉각 통로(322, 326)를 통해 지향될 수 있음에 주목해야 한다. 예를 들어, 소정의 실시형태에서, 팬(324)은, 냉각 통로(322, 326)의 도관(333)을 통해 액체(예를 들어, 물)를 지향시키도록 구성된 펌프(예를 들어, 원심 펌프) 또는 다른 흐름 생성 장치를 포함할 수 있다. 이에 따라, 액체는 방출 캐니스터(164)로부터 열 에너지를 흡수할 수 있다. 다른 일례로, 도관(333)은 증기 압축 시스템(14)으로부터 냉매를 흐르게 하도록 구성될 수 있고, 이때, 냉매는 방출 캐니스터(164) 및 흡착제(166)로부터 열 에너지를 흡수할 수 있다. 또한, 배플형 분할기(240)를 갖는 방출 캐니스터(164)의 실시형태에서, 냉각 통로(322)는 하나 이상의 핀(242) 내에 (예를 들어, 이러한 핀들과 함께 일체로) 형성될 수 있다. 이에 따라, 냉각 통로(322)를 통해 흐르는 적절한 냉각 유체는, 배플형 분할기(240)로부터 열 에너지를 흡수하여 배플형 분할기(240)의 외부 주위에 배치된 흡착제(166)를 냉각시킬 수 있다.
방출 캐니스터 진공 재생을 위한 시스템
종래의 퍼지 시스템은 일반적으로 퍼지 시스템의 동작을 구동하도록 구성된 하나 이상의 진공 펌프를 포함한다. 예를 들어, 종래의 퍼지 시스템은, 열 교환기(142)를 통해 냉매 및 비응축성 가스들(138)의 혼합물을 흡인하여 진공 압축 시스템(14)의 냉매로부터 비응축성 가스들(138)을 제거 및/또는 분리할 수 있도록 구성된 제1 진공 펌프를 구비할 수 있다. 제2 진공 펌프는, 방출 캐니스터(164)가 냉매(예를 들어, 흡착질)로 포화될 때 방출 캐니스터(164)의 재생을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 방출 캐니스터(164)의 포화시, 전형적인 퍼지 시스템은, 제2 진공 펌프를 활성화하여 방출 캐니스터(164) 내의 압력을 상당히 감소시켜 흡착제(166)로부터 흡착질을 제거하고 궁극적으로 흡착질을 증기 압축 시스템(14)으로 다시 지향시킨다. 그러나, 퍼지 시스템(100) 내에 다수의 진공 펌프를 포함하는 것은, 퍼지 시스템(100)의 조립 비용, 조작 비용, 및/또는 유지보수 비용을 증가시킬 수 있다.
도 19는, 진공 재생을 통해 방출 캐니스터(164)로부터의 흡착질의 제거를 용이하게 하도록 구성된 중앙 진공 펌프(330)(예를 들어, 단일 진공 펌프)를 포함하는 퍼지 시스템(100)의 일 실시형태의 개략도이다. 소정의 실시형태에서, 중앙 진공 펌프(330)는, 또한, 열 교환기(142) 내의 냉매의 응축을 통해 생성되는 열 사이펀 효과에 부가하여 또는 그 대신에 퍼지 시스템(100)의 열 교환기(142) 내로 냉매를 흡입하는 것을 보조할 수 있다. 이에 따라, 퍼지 시스템(100)은 복수의 진공 펌프가 아닌 단일 진공 펌프를 사용하여 동작될 수 있다.
예시된 실시형태에 도시된 바와 같이, 중앙 진공 펌프(330)는 방출 캐니스터(164)의 배기 벤트(167)와 유체 연통한다. 퍼지 시스템(100)은, 또한, 중앙 진공 펌프(330)와 증발기(38) 사이에서 연장되어 이들을 유체 결합하는 유출구 도관(332)을 포함한다. 유출구 밸브(334)는, 유출구 도관(332)에 결합되고, 방출 캐니스터(164)로부터 유출구 도관(332)을 통한 유체 흐름을 가능하게 하거나 불가능하게 하도록 구성된다. 이에 따라, 배출 밸브(158), 배기 밸브(168), 유출구 밸브(334), 및 중앙 진공 펌프(330)는, 퍼지 시스템(100)이 퍼지 모드(예를 들어, 포화 사이클)에서 동작하여 증기 압축 시스템(14)을 퍼지할 수 있도록 또한 방출 캐니스터(164)가 진공 재생(예를 들어, 진공 재생 사이클)을 통해 흡착제(166)로부터 흡착질의 제거를 용이하게 할 수 있도록 협력할 수 있다.
예를 들어, 퍼지 모드(예를 들어, 포화 사이클)에서, 배출 밸브(158) 및 배기 밸브(168)는 개방 위치에 있고, 유출구 밸브(334)는 폐쇄 위치에 있다. 이에 따라, 중앙 진공 펌프(330)는, 냉매 및 비응축성 가스들(138)의 혼합물을 유입구 튜브(152)를 통해 열 교환기(142) 내로 흡인하여 그 혼합물을 배출 도관(160)을 통해 방출 캐니스터(164) 내로 지향시킬 수 있다. 전술한 바와 같이, 흡착제(166)는 냉매와 비응축성 가스들(138)의 혼합물로부터 실질적으로 모든 냉매를 흡착할 수 있다. 이와 같이, 중앙 진공 펌프(330)는 방출 캐니스터(164)의 배기 벤트(167)를 통해 퍼지 시스템(100)으로부터 비응축성 가스들(138)을 지향 및 배출할 수 있다.
방출 캐니스터(164)가 포화되면, 중앙 진공 펌프(330)는 진공 재생을 통해 방출 캐니스터(164) 내의 흡착제(166)로부터 흡착질의 제거를 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 진공 재생 모드에서, 배출 밸브(158) 및 배기 밸브(168)는 (예를 들어, 제어 패널(40)을 통해) 폐쇄 위치로 조절되는 반면, 유출구 밸브(334)는 (예를 들어, 제어 패널(40)을 통해) 개방 위치로 조절된다. 이에 따라, 중앙 진공 펌프(330)는, 방출 캐니스터(164) 내에 진공을 생성할 수 있고, 또는 다시 말하면, (예를 들어, 주위 환경 및/또는 증기 압축 시스템(14)의 일부의 압력에 대하여) 방출 캐니스터(164) 내의 압력을 상당히 감소시킬 수 있다. 일부 실시형태에서, 방출 캐니스터(164) 내의 압력을 감소시키면, 흡착질이 상 변화(예를 들어, 비등)를 겪게 되어, 흡착제(166)의 포어들로부터 흡착질이 배출될 수 있다. 중앙 진공 펌프(330)는, (예를 들어, 중앙 진공 펌프(330)의 흡입측을 통해) 배출된 흡착질을 흡입할 수 있고, 흡착질을 중앙 진공 펌프(330)의 유출구를 통해 유출구 도관(332) 내로 향하게 할 수 있다. 이에 따라, 흡착질은 유출구 도관(332)을 통해 증기 압축 시스템(14)의 증발기(38) 내로 흐를 수 있다. 이러한 방식으로, 중앙 진공 펌프(330)는, 연속적 포화 사이클들 사이에 진공 재생을 수행하여 흡착제(166)에 의해 미리 흡착된 흡착질을 배출하는 데 이용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 증기 압축 시스템(14)의 압축기(32)는 중앙 진공 펌프(330)에 더하여 또는 그 대신에 방출 캐니스터(164)의 진공 재생을 용이하게 하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 20은 방출 캐니스터(164)와 유체 연통하는 압축기(32)를 갖는 퍼지 시스템(100)의 일 실시형태의 개략도를 도시한다. 예시된 실시형태에 도시된 바와 같이, 유출구 도관(332)은 압축기(32)(예를 들어, 압축기(32)의 흡입측)를 방출 캐니스터(164)에 유체 결합한다. 이에 따라, 압축기(32)는 방출 캐니스터(164)의 진공 재생 사이클 동안 방출 캐니스터(164)를 감압(예를 들어, 압력을 감소)하는 데 사용될 수 있다. 즉, 방출 캐니스터(164)의 진공 재생 동안, 배출 밸브(158) 및 배기 밸브(168)는 (예를 들어, 제어 패널(40)을 통해) 폐쇄 위치로 조절될 수 있는 반면, 유출구 밸브(334)는 (예를 들어, 제어 패널(40)을 통해) 개방 위치로 조절된다. 이에 따라, 압축기(32)의 동작은, 또한, 방출 캐니스터(164)의 내부(308)를 감압하고 방출 캐니스터(164)가 진공 재생될 수 있도록 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서는, 방출 캐니스터(164)의 재생 속도를 향상시키기 위해 조합된 재생 사이클이 사용될 수 있다. 예를 들어, 조합된 재생 사이클은, 중앙 진공 펌프(330), 압축기(32), 방출 캐니스터(164)를 감압하도록 구성된 다른 적절한 진공 펌프, 또는 이들의 임의의 조합과 동시에 방출 캐니스터(164)의 하나 이상의 가열 요소를 동작시키는 것을 포함할 수 있다. 즉, 조합된 재생 사이클은 방출 캐니스터(164)의 동시 열 재생 및 진공 재생을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 21은 방출 캐니스터(164)의 동시 진공 재생 및 열 재생을 가능하게 하도록 구성된 퍼지 시스템(100)의 일부(338)의 일 실시형태의 개략도이다. 이렇게 조합된 재생 사이클에서, 이중 가열 요소(232, 234)는 방출 캐니스터(164)에 열 에너지(예를 들어, 열)를 공급하는 데 사용될 수 있는 한편, 중앙 진공 펌프(330)는 방출 캐니스터(164)를 감압한다. 전술한 바와 같이, 흡착제(166)를 가열함으로써, 흡착제(166)의 포어들 내에 배치된 흡착질의 배출을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 방출 캐니스터(164)를 감압시키면서 동시에 흡착제(166)를 가열함으로써, 흡착질이 흡착제(166)로부터 배출되는 속도를 향상시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 조합된 재생 사이클을 사용하여 재생을 수행하는 시간이 감소될 수 있다.
소정의 실시형태에서, 방출 캐니스터(164)를 재생하기 위해 진공 펌프(예를 들어, 중앙 진공 펌프(330)) 및 가열 요소(예를 들어, 이중 가열 요소(232, 234))를 협력적으로 동작시킴으로써, 종래의 진공 재생 사이클 동안 진공 펌프만의 동작 용량 및 종래의 열 재생 사이클 동안 가열 요소만의 동작 용량에 비해 진공 펌프 및/또는 가열 요소가 감소된 용량으로 동작할 수 있다. 즉, 중앙 진공 펌프(330)와 이중 가열 요소(232, 234) 모두는 조합된 재생 사이클 동안 동시에 동작하기 때문에, 중앙 진공 펌프(330)와 이중 가열 요소(232, 234)는, 방출 캐니스터(164)의 재생에 관련된 모든 에너지를 개별적으로 공급하는 것이 아니라 방출 캐니스터(164)를 재생하는 데 관련된 에너지의 일부를 각각 공급할 수 있다. 이에 따라, 중앙 진공 펌프(330)의 마모(예를 들어, 재료 피로)를 감소시킴으로써 중앙 진공 펌프(330)의 동작 수명이 증가될 수 있다. 유사하게, 이중 가열 요소(232, 234)에 의해 공급되는 열 에너지의 양이 감소될 수 있으며, 이는 흡착제(166)의 동작 수명을 향상시킬 수 있다.
퍼지 시스템을 위한 펌프 제어 시스템
기존의 퍼지 시스템은, 전형적으로 열 교환기(142) 및/또는 증기 압축 시스템(14)의 일부 내의 압력에 관계없이 증기 압축 시스템(14)을 퍼지하도록 진공 펌프(162)를 활성화한다. 유사하게, 전형적인 퍼지 시스템은, 일반적으로 방출 캐니스터(164) 및/또는 증기 압축 시스템(14)의 일부 내의 압력에 관계없이 방출 캐니스터(164)의 진공 재생 동안 추가 진공 펌프를 동작시킨다. 그러나, 열 교환기(142) 내의 압력, 방출 캐니스터(164) 내의 압력, 및/또는 증기 압축 시스템(14)의 일부 내의 압력에 관계없이 퍼지 시스템(100)의 하나 이상의 진공 펌프를 동작시키면, 퍼지 시스템(100)의 비효율적 동작을 초래할 수 있다.
도 22는, 증기 압축 시스템(14)(예를 들어, 센서, 제어 패널(40), 또는 증기 압축 시스템(14)의 다른 제어기)으로부터 수신되는 피드백에 기초하여 진공 펌프(162)를 비활성화하도록 구성된 펌프 제어 시스템(340)을 갖는 퍼지 시스템(100)의 일 실시형태의 개략도이다. 보다 구체적으로, 펌프 제어 시스템(340)은, 진공 펌프(162)로부터의 보조 없이 냉매와 비응축성 가스들(138)을 응축기(34)로부터 열 교환기(142) 및 방출 캐니스터(164)를 통해 강제하도록 응축기(34)와 주위 환경 또는 방출 캐니스터(164) 간의 압력 차가 충분할 때, 진공 펌프(162)를 비활성화할 수 있다. 예를 들어, 펌프 제어 시스템(340)은, 응축기(34) 내의 압력이 증기 압축 시스템(14)을 둘러싸는 주위 환경(예를 들어, 대기)의 압력(예를 들어, 배기 벤트(164)에서의 압력)보다 큰 목표 퍼센트일 때 진공 펌프(162)를 비활성화할 수 있다. 본 명세서에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 펌프 제어 시스템(340)은, 퍼지 시스템(100)의 소정의 동작 기간 동안 진공 펌프(162)의 동작을 감소시킬 수 있고, 따라서 퍼지 시스템(100)의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 22에 예시된 실시형태에 도시된 바와 같이, 펌프 제어 시스템(340)은, 증기 압축 시스템(14) 및/또는 퍼지 시스템(100)의 소정의 구성요소들을 제어하는 데 사용될 수 있는 제어기(342)(예를 들어, 제어 패널(40) 또는 별도의 제어기) 또는 복수의 제어기를 포함한다. 예를 들어, 와이어, 케이블, 무선 통신 장치 등의 하나 이상의 제어 전달 장치는, 압축기(32)(예를 들어, 모터(50) 또는 VSD(52)), 진공 펌프(162)(예를 들어, 진공 펌프(162)의 모터), 배출 밸브(158), 배기 밸브(168), 유출구 밸브(334), 또는 증기 압축 시스템(14) 및/또는 퍼지 시스템(100)의 다른 임의의 적절한 구성요소(들)를 제어기(342)에 통신 가능하게 결합할 수 있다. 제어기(342)는, 증기 압축 시스템(14) 및/또는 퍼지 시스템(100)의 구성요소들을 제어하기 위한 소프트웨어를 실행할 수 있는 마이크로프로세서와 같은 프로세서(344)를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(344)는, 다수의 마이크로프로세서, 하나 이상의 "범용" 마이크로프로세서, 하나 이상의 전용 마이크로프로세서, 및/또는 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC), 또는 이들의 일부 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(344)는 하나 이상의 축소 명령 세트 컴퓨터(RISC) 프로세서를 포함할 수 있다. 제어기(342)는, 또한, 제어 소프트웨어, 룩업 테이블, 구성 데이터 등의 정보를 저장할 수 있는 메모리 장치(346)를 포함할 수 있다. 메모리 장치(346)는 RAM과 같은 휘발성 메모리 및/또는 ROM과 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리 장치(346)는 다양한 정보를 저장할 수 있으며 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 메모리 장치(346)는, 증기 압축 시스템(14) 및/또는 퍼지 시스템(100)의 구성요소들을 제어하기 위한 명령어와 같이 프로세서(344)가 실행할 펌웨어 또는 소프트웨어를 포함하는 프로세서 실행가능 명령어를 저장할 수 있다. 일부 실시형태에서, 메모리 장치(346)는, 프로세서(344)가 실행하기 위한 기계 판독가능 명령어를 저장할 수 있는 유형의 비일시적 기계 판독가능 매체이다. 메모리 장치(346)는, ROM, 플래시 메모리, 하드 드라이브, 또는 다른 임의의 적절한 광학 매체, 자기 매체, 또는 고체 상태 저장 매체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 메모리 장치(346)는 데이터, 명령어, 및 다른 임의의 적절한 데이터를 저장할 수 있다.
일부 실시형태에서, 제어기(342)는, 응축기(34) 내의 압력(예를 들어, 냉매 압력)을 나타내는 피드백을 제어기(342)에 제공하도록 구성된 제1 압력 센서(350)에 통신가능하게 결합될 수 있다. 또한, 제어기(342)는, 주위 대기압(예를 들어, 배기 벤트(167)에서의 압력)을 나타내는 피드백을 제어기(342)에 제공하도록 구성된 제2 압력 센서(352)에 통신가능하게 결합될 수 있다. 제어기(342)는 퍼지 시스템(100)의 동작 동안 응축기(34) 내의 압력을 주위 환경의 압력과 비교할 수 있다. 일부 실시형태에서, 응축기(34) 내의 압력이 주위 환경의 압력을 임계량(예를 들어, 0.05 bar, 0.1 bar, 0.5 bar, 2 bar) 또는 퍼센트(예를 들어, 10% 초과, 20% 초과, 30% 초과)만큼 초과하면, 제어기(342)가 진공 펌프(162)를 비활성화할 수 있다. 즉, 퍼지 시스템(100)이 퍼지 모드(예를 들어, 포화 사이클)에서 동작하고, 응축기(34) 내의 냉매와 주위 환경 간의 압력 차가 냉매와 비응축성 가스들(138)을 응축기(34)로부터 열 교환기(142) 내로 강제하기에 충분하다면, 제어기(342)가 진공 펌프(162)를 비활성화할 수 있고, 그 속도를 감소시킬 수 있고, 또는 셧다운할 수 있다. 유사하게, 열 교환기(142)와 응축기(34) 간의 자연 압력 차(예를 들어, 열 교환기(142) 내의 응축 냉매를 통해 발생하는 압력 차)가 냉매 및 비응축성 가스들(138)을 응축기(34)로부터 열 교환기(142) 내로 강제하기에 충분하다면, 제어기(342)가 진공 펌프(162)를 비활성화할 수 있고 또는 진공 펌프(162)의 속도를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 응축기(34)와 주위 환경 및/또는 응축기(34)와 열 교환기(142) 간의 압력 차는 냉매 및 비응축성 가스들(138)을 퍼지 시스템(100)을 통해 강제할 수 있으며, 이때, 방출 캐니스터(164) 내의 흡착제(166)는 냉매(즉, 흡착질)를 흡착할 수 있고 비응축성 가스들(138)을 배기 벤트(167)를 통해 주위 환경으로 배출할 수 있다. 이러한 방식으로, 펌프 제어 시스템(340)은 진공 펌프(162)의 비효율적인 동작을 감소시킬 수 있다.
소정의 실시형태에서, 제어기(342)는, 진공 펌프(162)의 동작을 조절한 후(예를 들어, 진공 펌프를 비활성화하고, 그 속도를 감소시키고, 또는 셧다운한 후) 주위 환경과 응축기(34) 내의 가스(예를 들어, 냉매 및 비응축성 가스들(138)) 간의 압력 차를 연속적으로 또는 간헐적으로 평가할 수 있다. 응축기(34) 내의 압력이 주위 압력 미만으로 떨어지거나 주위 압력의 임계 범위 내에 있는 경우, 제어기(342)는, 응축기(34)로부터 퍼지 시스템(100) 내로 냉매 및 비응축성 가스들(138)을 흡입하도록 진공 펌프(162)의 속도를 재활성화 또는 증가시키기 위한 신호를 전송할 수 있다. 이에 따라, 제어기(342)는, 열 교환기(142)를 통해 방출 캐니스터(164) 내로 냉매와 비응축성 가스들(138)의 흐름을 지향시키기에 충분한, 응축기(34)와 열 교환기(142) 간의 압력 차를 유지할 수 있다.
제1 압력 센서(350)는 도 22에 도시된 실시형태에서 응축기(34) 내의 압력을 감시하도록 구성되지만, 펌프 제어 시스템(340)은 제1 압력 센서(350)에 추가하여 또는 그 대신에 추가 센서에 통신가능하게 결합될 수 있다는 점에 주목해야 한다. 추가 센서는 증기 압축 시스템(14) 및/또는 퍼지 시스템(100)의 다양한 다른 구성요소 내의 압력을 측정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 펌프 제어 시스템(340)은, 증기 압축 시스템(14) 및/또는 퍼지 시스템(100)의 압축기(32), 증발기(38), 열 교환기(142), 방출 캐니스터(164), 하나 이상의 도관, 또는 증기 압축 시스템(14) 및/또는 퍼지 시스템(100)의 다른 임의의 적절한 구성요소(들)의 압력을 감시하도록 구성된 하나 이상의 압력 센서에 통신가능하게 결합될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제어기(342)는 이러한 추가 압력 센서에 의해 제공되는 피드백에 기초하여 진공 펌프(162)를 비활성화하기 위한 적절한 동작 기간을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어기(342)는, 압축기(32), 증발기(38), 열 교환기(142), 및/또는 방출 캐니스터(164) 내의 압력이 주위 환경의 압력을 임계량만큼 초과할 때 진공 펌프(162)를 비활성화하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 펌프 제어 시스템(340)은, 방출 캐니스터(164) 내의 압력에 기초하여 재생 사이클 동안 방출 캐니스터(164)로부터 배출되는 흡착질의 흐름 경로를 조절하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 방출 캐니스터(164) 내의 온도는 방출 캐니스터(164)의 재생 사이클 동안 증가될 수 있다. 일부 실시형태에서, 이러한 온도 증가는 포화 사이클 동안 흡착제(166)에서 캡처된 흡착질을 배출할 수 있고, 이에 따라 방출 캐니스터(164) 내의 압력을 증가시킬 수 있다. 펌프 제어 시스템(340)은, 예를 들어, 제3 압력 센서(354)를 사용하여 방출 캐니스터(164) 내의 압력을 감시할 수 있다. 제어기(342)는 방출 캐니스터(164) 내의 압력을 증발기(38) 내의 냉매의 압력과 비교하도록 구성될 수 있다. 방출 캐니스터(164) 내의 압력이 증발기(38) 내의 압력을 임계량(예를 들어, 0.05 bar, 0.1 bar, 0.5 bar, 2 bar)만큼 초과하면, 제어기(342)는 유출구 밸브(334)를 폐쇄 위치로 조절할 수 있고 제2 유출구 밸브(356)를 개방 위치로 조절할 수 있다. 도 22의 예시된 실시형태에 도시된 바와 같이, 제2 유출구 밸브(356)는, 증발기(38)와 유출구 도관(332) 사이에서 연장되어 이들을 유체 결합하는 제2 유출구 도관(358)에 결합된다. 이에 따라, 방출 캐니스터(164)로부터 배출되는 흡착질은, 유출구 도관(332)의 일부를 통해, 제2 유출구 도관(358)을 통해, 증기 압축 시스템(14)의 증발기(38) 내로 흐를 수 있다. 즉, 흡착질은, 압축기(32), 중앙 진공 펌프(330) 등의 전용 진공 펌프를 사용하지 않고 방출 캐니스터(164)로부터 증발기(38) 내로 흐를 수 있다.
제어기(342)는 방출 캐니스터(164)의 재생 사이클에 걸쳐 방출 캐니스터(164)와 증발기(38) 간의 압력 차를 감시할 수 있다. 제어기(342)는, 방출 캐니스터(164) 내의 압력이 증발기(38) 내의 압력 미만이거나 증발기(38) 내의 압력의 임계 범위 내에 있으면, 유출구 밸브(334)를 개방 위치로 조절하고 제2 유출구 밸브(356)를 폐쇄 위치로 조절할 수 있다. 이에 따라, 압축기(32)는, 방출 캐니스터(164) 내에 진공을 발생시켜 방출 캐니스터(164)로부터 증기 압축 시스템(14)으로 흡착질을 흡인하는 것을 용이하게 할 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로, 제어기(342)는, 방출 캐니스터(164)로부터 증발기(38) 또는 증기 압축 시스템(14)의 다른 임의의 적절한 구성요소로 흡착질을 지향시키는 것을 용이하게 하도록 진공 펌프(예를 들어, 중앙 진공 펌프(330))를 활성화할 수 있다. 전술한 기술들을 사용함으로써, 제어기(342)는 방출 캐니스터(164)로부터 증발기(38)로 흡착질을 전달하기에 충분한 압력 차가 유지되는 것을 보장할 수 있다.
방출 캐니스터를 위한 양측 재생 시스템
종래의 방출 캐니스터는, 전형적으로 배출된 흡착질이 방출 캐니스터의 재생 사이클 동안 배출될 수 있도록 구성된 단일 유출구 도관을 포함한다. 예를 들어, 전통적인 방출 캐니스터는 방출 캐니스터의 상단부 근처에 배치된 유출구 도관을 포함할 수 있다. 이에 따라, 재생 사이클 동안, 방출 캐니스터의 하단부 근처의 흡착제(166)로부터 배출되는 흡착질은, 유출구 도관을 통한 배출 전에 방출 캐니스터의 거의 전체 길이(예를 들어, 상단부와 하단부 사이의 거리)를 따라 횡단한다. 그러나, 이 구성은 방출 캐니스터로부터 흡착질을 배출하기 위한 지속 시간을 증가시켜 퍼지 시스템(100)의 동작 효율을 감소시킬 수 있다. 또한, 방출 캐니스터의 단일 유출구 도관으로부터 배출된 흡착질을 배출하는 것은, 방출 캐니스터로부터의 유체 방출이 제한됨에 따라 방출 캐니스터의 재생 사이클을 용이하게 하도록 사용되는 펌프 또는 히터의 변형을 증가시킬 수 있다.
전술한 바를 염두에 두고, 도 23은, 방출 캐니스터(164)의 재생 사이클 동안 방출 캐니스터(164)의 제1 단부(272)(예를 들어, 상단부) 및 방출 캐니스터(164)의 제2 단부(274)(예를 들어, 하단부)로부터 흡착질의 동시 배출을 가능하게 하는 양측 배출 시스템(370)의 일 실시형태의 개략도이다. 예를 들어, 양측 배출 시스템(370)은, 방출 캐니스터(164)의 제1 단부(272) 및 제2 단부(274)에 각각 결합된 제1 연결 도관(372) 및 제2 연결 도관(374)을 포함한다. 이에 따라, 제1 및 제2 연결 도관(372, 374)은 방출 캐니스터(164)의 내부(308)로의 유체 진입 또는 내부로부터의 유체 배출을 가능하게 한다. 예시된 실시형태에 도시된 바와 같이, 양측 배출 시스템(370)은 배출 도관(160), 배기 벤트(167), 및 유출구 도관(332)을 유체 결합하는 중간 도관(376)을 포함한다. 양측 배출 시스템(370)은, 또한, 배출 도관(160)과 유출구 도관(332) 사이에서 연장되는 중간 도관(376)의 일부를 따라 배치된 재생 밸브(378)를 포함한다.
방출 캐니스터(164)의 포화 사이클 동안, 배출 밸브(158) 및 배기 밸브(168)는 개방 위치에 있는 한편, 유출구 밸브(334) 및 재생 밸브(378)는 폐쇄 위치에 있다. 이에 따라, 냉매 및 비응축성 가스들(138)의 기체 혼합물은, 열 교환기(142)로부터, 배출 도관(160)을 통해, 하부 연결 도관(374)을 통해, 방출 캐니스터(164) 내로 흐를 수 있다. 이와 같이, 흡착제(166)는 기체 흐름 혼합물로부터 냉매를 흡착할 수 있고, 이때, 비응축성 가스들(138)이 제1 연결 도관(372) 및 배기 벤트(167)를 통해 주위 환경으로 배출될 수 있다. 재생 밸브(378)가 폐쇄 위치에 있기 때문에, 열 교환기(142)로부터의 가스 흐름 혼합물은 방출 캐니스터(164)를 우회할 수 없다.
방출 캐니스터(164)의 재생 사이클에서, 배출 밸브(158) 및 배기 밸브(168)는 폐쇄 위치에 있는 한편, 유출구 밸브(334) 및 재생 밸브(378)는 개방 위치에 있다. 이에 따라, 방출 캐니스터(164)의 재생 동안 배출되는 흡착질은, 각각 제1 연결 도관(372) 및 제2 연결 도관(374)을 통해 방출 캐니스터(164)의 제1 및 제2 단부(272, 274)로부터 동시에 배출될 수 있다. 이어서, 배출된 흡착질은, 중간 도관(376)을 따라 유출구 도관(332)을 통해 증발기(38)(또는 증기 압축 시스템(14)의 다른 적절한 구성요소) 내로 흐른다. 일부 실시형태에서, 방출 캐니스터(164)의 제1 및 제2 단부(272, 274)로부터 흡착질을 동시에 배출함으로써, 방출 캐니스터(164)로부터 배출되는 흡착질을 제거하기 위한 지속 시간을 상당히 감소시킬 수 있고 따라서 재생 사이클의 지속 기간을 상당히 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 양측 배출 시스템(370)은 퍼지 시스템(100)의 동작 효율을 향상시킬 수 있다. 양측 배출 시스템(370)은 본 명세서에 설명된 퍼지 시스템(100) 실시형태들 및/또는 특징들 중 임의의 것과 통합될 수 있음을 이해해야 한다.
방출 캐니스터를 위한 열 에너지 회수 시스템
전술한 바와 같이, 방출 캐니스터(164)는, 방출 캐니스터(164)의 조합된 재생 사이클 및/또는 열 재생 사이클 동안 열 에너지(예를 들어, 열)를 흡착제(166)에 공급하도록 구성된 하나 이상의 가열 요소(예를 들어, 전기 가열 요소)를 포함할 수 있다. 이들 가열 요소는 일반적으로 증기 압축 시스템(14)의 전원 및/또는 퍼지 시스템(100)의 전원으로부터 공급되는 전기 에너지를 사용하여 동작된다. 퍼지 시스템(100)의 전력 소비는, 증기 압축 시스템(14)으로부터의 사용되지 않은 열 에너지를 회수하고, 회수된 열 에너지를 사용하여 방출 캐니스터(164)의 재생 사이클 동안 흡착제(166)를 가열함으로써 감소될 수 있다.
전술한 내용을 염두에 두고, 도 24는 증기 압축 시스템(14)으로부터 폐열 에너지를 회수하도록 구성된 에너지 회수 시스템(400)을 포함하는 퍼지 시스템(100)의 일 실시형태의 개략도이다. 특히, 에너지 회수 시스템(400)은 방출 캐니스터(164)의 재생 사이클 동안 방출 캐니스터(164)로부터 흡착질을 제거하기 위해 회수된 열 에너지를 전달하도록 구성된다. 예시된 실시형태에 도시된 바와 같이, 에너지 회수 시스템(400)은 회수 도관(406)을 통해 증발기(38) 및 회수 열 교환기(404)에 유체 결합되는 흐름 생성 장치(402)(예를 들어, 원심 펌프)를 포함한다. 회수 도관(406)은, 또한, 회수 열 교환기(404)를 방출 캐니스터(164) 내에 배치되거나 그 외에는 방출 캐니스터와 열적 연통하도록 배치된 회수 코일(408)에 유체 결합한다. 회수 도관(406)은, 또한, 회수 코일(408)을 압축기(32)(예를 들어, 압축기(32)의 흡입측) 및 증발기(38)에 유체 결합한다. 회수 시스템(400)은, 회수 도관(406)의 다양한 섹션과 유체 연통하는 제1 회수 밸브(420), 제2 회수 밸브(422), 제3 회수 밸브(424), 및 제4 회수 밸브(426)를 포함할 수 있다. 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 제1, 제2, 제3, 및 제4 회수 밸브(420, 422, 424 및 426)는, 방출 캐니스터(164)의 포화 사이클 동안 회수 코일(408)로의 가열된 냉매의 흐름을 차단하고 방출 캐니스터(164)의 재생 사이클 동안 가열된 냉매를 회수 코일(408)로 흐를 수 있게 하도록 협력할 수 있다.
예를 들어, 방출 캐니스터(164)의 포화 사이클 동안, 제어기(342)는, 제1 회수 밸브(420), 제3 회수 밸브(424), 및 제4 회수 밸브(426)를 각각의 폐쇄 위치로 조절할 수 있는 한편, 제2 회수 밸브(422)는 개방 위치로 조절된다. 이어서, 제어기(342)는 흐름 생성 장치(402)(예를 들어, 흐름 생성 장치(402)의 모터)를 활성화할 수 있다. 이에 따라, 흐름 생성 장치(402)는 증발기(38)로부터 냉매를 흡인할 수 있고 냉매를 회수 열 교환기(404)로 지향시킬 수 있다. 회수 열 교환기(404)는, 압축기(32)의 모터(50), 압축기(32)의 VSD(52), 또는 증기 압축 시스템(14)의 동작 중에 열 에너지(예를 들어, 열)를 배출하도록 구성된 임의의 다른 적절한 압축기 구성요소와 열적 연통할 수 있다. 이러한 방식으로, 회수 열 교환기(404)를 순환하는 냉매는, 예를 들어, 압축기(32)의 모터(50)로부터 열 에너지를 흡수할 수 있다. 회수 열 교환기(404)를 빠져나가는 가열된 냉매는, 회수 도관(406), 제2 회수 밸브(422)를 통해 압축기(32)(예를 들어, 압축기(32)의 흡입측)를 향해 흐를 수 있고, 이러한 압축기는 냉매를 재사용을 위해 증기 압축 시스템(14)을 통해 재순환한다. 이러한 방식으로, 회수 시스템(400)은 증기 압축 시스템(14)의 동작 중에 압축기(32)를 냉각(예를 들어, 압축기로부터의 열 에너지를 제거)하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제어기(342)는, 방출 캐니스터(164)가 재생 사이클에 있다는 표시를 수신할 때(예를 들어, 재생 사이클의 시작시) 제1 회수 밸브(420) 및 제3 회수 밸브(424)를 각자의 개방 위치로 천이시킬 수 있다. 제어기(342)는, 또한, 제2 회수 밸브(422)를 부분 폐쇄 위치 또는 완전 폐쇄 위치로 천이시킬 수 있다. 따라서, 흐름 생성 장치(402)는, 회수 열 교환기(404)로부터 배출되는 가열된 냉매의 일부 또는 가열된 냉매 모두를 방출 캐니스터(164) 내에 배치된 또는 그 외에는 방출 캐니스터와 열적 연통하는 회수 코일(408)로 지향시킬 수 있다. 즉, 회수 코일(408)은 흡착제(166)와 열적 연통할 수 있다. 따라서, 흡착제(166)는 회수 코일(408)을 통해 흐르는 가열된 냉매로부터 열 에너지를 흡수할 수 있다. 일부 실시형태에서, 회수 열 교환기(404) 내의 냉매는 상(예를 들어, 비등)을 변경하기에 충분한 열 에너지를 흡수할 수 있고, 이에 따라 냉매는 고온의 기체 상으로 회수 열 교환기(404)로부터 배출될 수 있다는 점에 주목해야 한다. 이러한 실시형태에서, 압축기(32)는, 흐름 생성 장치(402)에 부가하여 또는 그 대신에 회수 열 교환기(404)로부터 회수 코일(408)로 냉매를 흡인하는 것을 용이하게 할 수 있다. 즉, 압축기(32)는, 회수 도관(406) 내에 압력 차를 생성하여 회수 코일(408)을 통해 회수 열 교환기(404)로부터 배출되는 기체 냉매를 (예를 들어, 흡입을 통해) 흡인할 수 있다.
어느 경우든, 가열된 냉매는 방출 캐니스터(164)의 내부를 통해 흘러 방출 캐니스터(164) 내에 배치된 흡착제(166)에 열 에너지를 전달할 수 있다. 즉, 흡착제(166)는 회수 코일(408)을 통해 흐르는 가열된 냉매로부터 열(예를 들어, 열 에너지)을 흡수할 수 있다. 일부 실시형태에서, 회수 코일(408) 내의 냉매에 의해 공급되는 열 에너지는, 방출 캐니스터(164)의 재생을 가능하게 하고 흡착제(166)로부터 흡착질을 배출하기에 충분할 수 있다. 이에 따라, 배출된 흡착질은 유출구 도관(332)을 통해 증발기(38)로 지향될 수 있다. 이러한 방식으로, 에너지 회수 시스템(400)은 이중 가열 요소(232, 234)와 같은 추가 가열 요소를 사용하지 않고 방출 캐니스터(164)가 열 재생을 거치게 할 수 있다. 회수 코일(408)을 빠져나가는 냉각된 또는 부분적으로 냉각된 기체 냉매는, 회수 도관(406), 제3 회수 밸브(424)를 통해 압축기(32)를 향해 흐를 수 있고, 압축기는 냉매를 재사용을 위해 증기 압축 시스템(14)을 통해 재순환시킨다. 다른 실시형태에서, 회수 코일(408)을 빠져나가는 냉각된 또는 부분적으로 냉각된 냉매는 증기 압축 시스템(14)의 다른 임의의 적절한 구성요소를 향해 흐를 수 있다.
예를 들어, 일부 실시형태에서, 방출 캐니스터(164) 내의 흡착제(166)는, 냉매가 상을 변경하거나 액체 상태로 응축될 수 있도록 냉매로부터 충분한 열 에너지를 흡수할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 제3 회수 밸브(424)는 (예를 들어, 제어기(342)를 통해) 폐쇄 위치로 조절될 수 있는 한편, 제4 회수 밸브(426)는 (예를 들어, 제어기(342)를 통해) 개방 위치로 조절된다. 이에 따라, 회수 코일(408)을 빠져나가는 응축된 냉매 또는 부분적으로 응축된 냉매는 압축기(32)가 아닌 증기 압축 시스템(14)의 증발기(38)로 지향될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제어기(342)는, 방출 캐니스터(164)가 재생 사이클에 있다는 표시를 수신할 때에만 흐름 생성 장치(402)를 활성화할 수 있다. 즉, 흐름 생성 장치(402)는, 예를 들어, 방출 캐니스터(164)의 포화 사이클 동안 비활성 상태로 유지될 수 있고, 재생 사이클이 개시될 때 (예를 들어, 제어기(342)에 의해 전송되는 신호를 통해) 활성화될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제어기(342)는, 에너지 회수 시스템(400)의 회수 코일(408)과 동시에 방출 캐니스터(164)에 열 에너지를 공급하도록 이중 가열 요소(232, 234)에 지시할 수 있다. 예를 들어, 제어기(342)는, (예를 들어, 흐름 생성 장치(402)의 초기 기동 후) 회수 코일(408)을 통해 순환하는 냉매가 방출 캐니스터(164)만의 열 재생을 가능하게 하기에 불충분한 온도를 가질 때, 재생 사이클의 초기 기동 동안 이중 가열 요소(232, 234)를 활성화할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제어기(342)는, 회수 도관(406) 및/또는 회수 코일(408)을 통해 순환하는 냉매의 온도를 나타내는 피드백을 제어기(342)에 제공하도록 구성된 하나 이상의 센서에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 이와 같이, 제어기(342)는, 회수 코일(408)을 통해 순환하는 냉매가 방출 캐니스터(164)만의 열 재생 사이클을 지지하기에 충분한 온도에 있다고 결정하면, 이중 가열 요소(232, 234)를 비활성화할 수 있다. 이러한 방식으로, 에너지 회수 시스템(400)은, 방출 캐니스터(164)의 재생을 용이하게 하도록 사용되는 종래의 전기 히터의 전력 소비를 감소시킬 수 있고, 이에 따라 퍼지 시스템(100)의 동작 효율을 개선할 수 있다.
방출 캐니스터(164)의 전술한 실시형태들은, 증기 압축 시스템(14) 및/또는 퍼지 시스템(100)에서 개별적으로 사용될 수 있거나, 전술한 실시형태들 중 하나 이상과 조합하여 사용될 수 있다. 또한, 전술한 특정 실시형태들은 예로서 도시되었으며, 이들 실시형태는 다양한 변형 및 대체 형태에 의한 영향을 받을 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 청구범위는, 개시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 본 개시 내용의 사상 및 범위 내에 속하는 모든 변형, 균등물, 및 대안을 포함하고자 한다는 점을 이해해야 한다.

Claims (20)

  1. 증기 압축 시스템을 위한 퍼지 시스템으로서,
    흡착 물질이 내부에 배치된 방출 캐니스터;
    상기 방출 캐니스터 내에 배치되고 복수의 핀(fin)을 포함하는 배플형 분할기(baffled divider); 및
    상기 흡착 물질에 열 에너지를 전달하도록 구성된 가열 시스템을 포함하고,
    상기 가열 시스템은, 상기 방출 캐니스터 내에 배치되고 상기 방출 캐니스터의 중심 축을 따라 연장되는, 제1 가열 요소와 제2 가열 요소를 포함하고,
    상기 제1 가열 요소 및 제2 가열 요소는 상기 복수의 핀 중 대응하는 핀을 통해 각각 연장하고,
    상기 제1 가열 요소와 상기 제2 가열 요소는, 상기 방출 캐니스터 내에 배치된 상기 흡착 물질로 전달되는 상기 열 에너지를 분산하여 상기 흡착 물질로부터 냉매를 배출하도록 구성된, 퍼지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가열 요소와 상기 제2 가열 요소는 상기 방출 캐니스터의 중심 축으로부터 등거리로 이격된, 퍼지 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가열 요소와 상기 제2 가열 요소는 상기 방출 캐니스터의 제1 단부로부터 상기 방출 캐니스터의 제2 단부로 상기 중심 축을 따라 연장되는, 퍼지 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가열 시스템은 상기 흡착 물질의 온도를 200℉ 이상으로 증가시키도록 구성된, 퍼지 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가열 요소와 상기 제2 가열 요소는 상기 방출 캐니스터의 캡을 통해 연장되는, 퍼지 시스템.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 핀은 상기 방출 캐니스터의 중심 축에 대하여 외측으로 반경방향으로 연장되고, 상기 흡착 물질은 상기 복수의 핀과 상기 방출 캐니스터의 내면 사이에 형성된 챔버들 내에 배치되고, 상기 흡착 물질은 상기 배플형 분할기로부터 열 에너지를 흡수하도록 구성된, 퍼지 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배플형 분할기는 알루미늄, 구리, 또는 스테인리스 스틸로 제조된, 퍼지 시스템.
  9. 증기 압축 시스템을 위한 방출 캐니스터로서,
    상기 방출 캐니스터 내에 배치되며 상기 방출 캐니스터의 중심 축을 따라 연장되고, 상기 중심 축으로부터 상기 방출 캐니스터의 내면을 향하여 외측으로 반경방향으로 연장되는 복수의 핀을 포함하며, 상기 복수의 핀 중의 적어도 하나의 핀은 상기 적어도 하나의 핀 내에 일체형으로 형성된 채널을 포함하는 것인, 배플형 분할기; 및
    상기 채널 내에 배치되어 상기 배플형 분할기에 열 에너지를 공급하도록 구성된 가열 요소를 포함하고,
    상기 배플형 분할기는, 상기 가열 요소로부터 상기 방출 캐니스터 내에 배치된 흡착 물질로 열 에너지를 분산하도록 구성된, 방출 캐니스터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 핀은 상기 방출 캐니스터의 내면에 맞닿는, 방출 캐니스터.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 핀과 상기 방출 캐니스터의 내면 사이에 형성된 반경방향 갭을 포함하고, 상기 반경방향 갭을 점유하고 상기 반경방향 갭을 통한 유체 흐름을 차단하도록 상기 복수의 핀과 상기 방출 캐니스터의 내면 사이에 개스킷이 배치된, 방출 캐니스터.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 가열 요소와 상기 채널 사이에 배치된 열 전도성 겔을 포함하는, 방출 캐니스터.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 가열 요소는 상기 흡착 물질의 온도를 200℉ 이상으로 증가시키도록 구성된, 방출 캐니스터.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 방출 캐니스터의 흡착 물질로부터 상기 열 에너지를 제거하도록 구성된 냉각 시스템을 포함하고,
    상기 냉각 시스템은,
    상기 방출 캐니스터의 내측을 통해 상기 방출 캐니스터의 중심 축을 따라 연장되는 하나 이상의 도관 내에 형성된 하나 이상의 냉각 통로; 및
    상기 하나 이상의 냉각 통로에 유체 결합되고, 상기 하나 이상의 냉각 통로를 통해 냉각 유체를 지향시키도록 구성된 흐름 생성 장치를 포함하는, 방출 캐니스터.
  15. 증기 압축 시스템을 위한 퍼지 시스템으로서,
    상기 퍼지 시스템의 방출 캐니스터로 열 에너지로 전달하도록 구성되고, 방출 캐니스터의 중심 축을 따라 연장되는 적어도 하나의 가열 요소를 포함하는, 가열 시스템;
    상기 방출 캐니스터 내에 배치되고 복수의 핀을 포함하는 배플형 분할기로서, 상기 적어도 하나의 가열 요소는 상기 복수의 핀 중 하나의 핀을 통해 연장하고 상기 중심 축으로부터 반경방향으로 오프셋되어 있는 것인 배플형 분할기; 및
    상기 방출 캐니스터로부터 상기 열 에너지를 제거하도록 구성된 냉각 시스템을 포함하고,
    상기 냉각 시스템은,
    상기 방출 캐니스터의 중심 축을 따라 상기 방출 캐니스터의 내측을 통해, 상기 방출 캐니스터의 제1 단부로부터 상기 방출 캐니스터의 제2 단부로 연장되는, 하나 이상의 냉각 통로; 및
    상기 하나 이상의 냉각 통로에 유체 결합된 흐름 생성 장치를 포함하고,
    상기 흐름 생성 장치는, 상기 하나 이상의 냉각 통로를 통해 냉각 유체를 지향시키도록 구성되고, 상기 냉각 유체는 상기 방출 캐니스터로부터 상기 열 에너지를 흡수하도록 구성된, 퍼지 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 하나 이상의 냉각 통로는 내부 핀, 외부 핀, 또는 상기 내부 핀과 상기 외부 핀을 포함하고, 상기 내부 핀, 상기 외부 핀, 또는 상기 내부 핀과 상기 외부 핀은, 상기 냉각 유체와 상기 방출 캐니스터 사이의 열 전달 표면적을 증가시키도록 구성된, 퍼지 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 하나 이상의 냉각 통로는, 상기 방출 캐니스터의 캡을 통해 상기 방출 캐니스터의 내측으로 연장되는 하나 이상의 도관에 의해 형성되고, 상기 하나 이상의 도관은 상기 방출 캐니스터의 내측에 배치된 흡착 물질 내에 매립된, 퍼지 시스템.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 흐름 생성 장치는 상기 방출 캐니스터의 재생 사이클 동안 비활성이도록 구성된, 퍼지 시스템.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 방출 캐니스터의 외면 주위로 원주방향으로 배치된 하나 이상의 추가 냉각 통로를 포함하는, 퍼지 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 하나 이상의 추가 냉각 통로와 상기 방출 캐니스터의 외면 사이에 절연층이 배치된, 퍼지 시스템.
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